火电厂氮氧化物的危害及其控制技术
火电厂运行产生的nox是大气污染物的主要来源之一，本文从nox的生成机理出发，分析了影响nox形成的主要因素以及nox的危害，并介绍了降低nox排放的低nox燃烧技术和烟气scr脱硝技术。
氮氧化物(nox)作为造成大气污染、光化学烟雾、酸雨以及温室效应的主要根源之一，其治理已经成为人们关注和研究的焦点。2014年我国nox排放总量达到2078万吨[1]，其中70%来自于煤炭的燃烧，而火电厂的燃煤又占全国总燃煤的70%以上，因此火电厂是nox排放的主要来源之一。根据最新的《火电厂大气污染物排放标准》，从2014年7月起，火电厂的现役燃煤锅炉nox的排放量必须降至100mg/m3以下，所以发展火电厂的脱硝技术已经势在必行。
1、nox的形成机理及其影响因素
1.1nox的形成机理
氮氧化物是no、no2、n2o、n2o3、n2o4、n2o5等的总称，其中no占90%，no2占5%-10%，n2o仅占1%左右。因此no和no2是造成大气污染的主要来源，减少大气污染的主要措施就是降低no和no2的生成。根据煤的燃烧机理，氮氧化物的生成途径[2]主要有三种:热力型、燃料型及快速型3种，其中燃料型占nox总生成量的60%-80%，热力型最高占20%，快速型占nox排放总量通常在5%以下[3-5]。
1.1.1热力型
热力型nox是由空气中的氮气高温氧化而成，与温度的关系很大。当t<1300℃时，nox的生成量不大，而当t>1300℃时，t每增加100℃，反应速率增加6-7倍。当锅炉中温度升至1600℃时，热力型nox可占炉内nox总量的25%-30%。
热力型nox是由空气中的n2与反应产物中的o和oh以及分子o2反应生成的，是一种缓慢的反应过程。所以降低热力型nox的主要措施如下：
(1)降低主燃烧区的温度，避免局部高温
(2)降低主燃烧区的氧浓度
(3)减少烟气在高温区域的停留时间
1.1.2快速型
快速型nox是煤燃烧产生的碳氢化合物chi与空气中的n2反应生成hcn和n，再进一步与氧气作用以极快的速度生成的反应。事实上，当n2与chi反应生成hcn后，快速型nox和燃料型nox有着完全相同的反应途径。
所谓的快速型nox是与燃料型nox的缓慢反应速度而言的，其生成量受温度的影响不大，而受压力影响比较显著且成0.5次方的比例关系。快速型nox一般产生于chi原子团较多、氧浓度相对较低的富燃料燃烧情况。因此，影响快速型nox生成的主要因素是过量空气系数和燃烧温度。
1.1.3燃料型
燃料型nox是由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成，燃料型nox的形成通常包括挥发性no与焦氮性no两种途径。由于燃料中氮的热分解的温度低于煤粉燃烧温度，在600-800℃时，燃料中的有机氮首先就被分解成hcn、nh3及cn等中间产物，然后再被氧化成no，这时就有燃料型nox的形成。
通常炉膛的温度在1200℃以上，所以温度对燃料型nox的影响较小。一般燃料的含氮量、燃料的挥发分含量、着火阶段氧浓度等对燃料型nox的影响较大。根据其影响因素，控制燃料型nox的主要措施是：
(1)主燃烧区的氧浓度
(2)煤种中的含氮量
(3)燃料与空气的混合程度
