燃煤鍋爐降低NOx燃燒和排放控制技術(shù)研究

周秀雷

摘 要：近幾年，我國(guó)工業(yè)技術(shù)不斷的在發(fā)生著變化和改革。雖然節(jié)能環(huán)保一直是我國(guó)乃至全球多年一直強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題，但是由于技術(shù)的限制，污染物還無(wú)法完全消除。例如：氮氧化合物。氮氧混合物是燃煤鍋爐在工作的過(guò)程中排放的主要污染物之一，由于現(xiàn)在國(guó)家的工業(yè)水平有限，這些氮氧化合物還是不能完全解決。所以，本文通過(guò)研究燃煤鍋爐的工作過(guò)程以及工作原理原理來(lái)致力于尋找降低NOx燃燒和排放控制的技術(shù)，從而使燃煤鍋爐排放的NOx混合物大大減少，保護(hù)環(huán)境，努力建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；NOx；污染物；技術(shù)；研究

氮氧化合物是一種有毒的污染物，它不僅會(huì)危害人體健康還會(huì)破壞大氣環(huán)境。煤炭燃燒生成的氮氧化合物主要包含了：NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等等，這些都叫氮氧化合物。其中NO是主要產(chǎn)物，它是導(dǎo)致環(huán)境污染以及產(chǎn)生酸雨的主要物質(zhì)，光化學(xué)反應(yīng)使NO2分解為NO和O3，它們對(duì)人體健康十分有害。2000年，我國(guó)氮氧化物排放量約63%來(lái)自于燃煤燃燒[ 1 ]。之后每年我國(guó)氮氧化物排放量都在增加。所以 ，近年來(lái)人們?cè)絹?lái)越關(guān)注氮氧化物，對(duì)氮氧化合物可能會(huì)對(duì)人體造成的傷害也更加重視。因此，控制氮氧化合物的排放，如何降低燃煤鍋爐產(chǎn)生的NOx混合物的排放技術(shù)也十分重要。

一、NOx在我國(guó)的現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)幾千年的發(fā)展，我國(guó)創(chuàng)造了偉大的歷史但同時(shí)現(xiàn)在正面臨著難以解決的困難。資源的枯竭，環(huán)境的惡化，嚴(yán)重的污染等等，這些都是急需解決的。我國(guó)是世界上擁有煤炭資源最多的國(guó)家，但同時(shí)也是氮氧化合物污染最嚴(yán)重的國(guó)家之一。我國(guó)從2006年開(kāi)始統(tǒng)計(jì)氮氧化合物的排放量，從2006年到2011年我國(guó)的氮氧化合物排放量始終只增不減，所以控制氮氧化物排放的問(wèn)題已經(jīng)不容延緩。

二、NOx的定義以及產(chǎn)生的原因

氮氧化物的最主要的成分就是NO，我們將NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等等這些氮氧化合物統(tǒng)稱為NOx。它們具有很大的毒性，其中以NO為例。NO為無(wú)色氣體，容易與氧氣氧化生成NO2。二氧化氮進(jìn)入呼吸道深處時(shí)會(huì)對(duì)肺部造成嚴(yán)重的刺激以及腐蝕作用。當(dāng)NO2與水融合后會(huì)生成酸性物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致形成酸雨[ 2 ]。NO2經(jīng)過(guò)了與碳?xì)浠衔锏慕佑|之后，還會(huì)發(fā)生反應(yīng)，從而生成淺藍(lán)色并且有毒的光化學(xué)煙霧，這種煙霧能夠?qū)θ说难劬?、鼻子、心、肝以及肺等產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激和損害。NOx是指用空氣中N2的在高溫下氧化而生成的氮氧化物，其生成機(jī)理是由原蘇聯(lián)科學(xué)家Zeldovich提出來(lái)的，其一系列的反應(yīng)如下：

N2 +O?NO+N；

N+O2?NO+O；

N+OH?NO+H

由燃料生成的NOx主要是由于燃燒了燃料中得焦炭產(chǎn)生的，其中焦炭的氮向NO的轉(zhuǎn)化速度比揮發(fā)分氮的氧化速度慢得多。燃料氮與碳?xì)浠衔锓纸獾闹虚g生成物快速反應(yīng)生成HCN，NH2的一部分轉(zhuǎn)化為HCN，HCN的分解按HCN→NCO→NH 的路線進(jìn)行。如果在著火階段供氧不足，則燃料中的氮大部分在燃料過(guò)濃區(qū)域分解，生成HCN和NH等中間生成物，然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為N2和NOx。

三、影響NOx排放的主要因素

（一）鍋爐的設(shè)計(jì)對(duì)NOx排放的影響

由于鍋爐的設(shè)計(jì)是固定的，所以鍋爐對(duì)NOx排放的影響主要包括鍋爐的構(gòu)造，燃燒方式，鍋爐容量以及蒸發(fā)量等等。

（二）風(fēng)率對(duì)NOx排放的影響

在煤炭的燃燒過(guò)程中風(fēng)率對(duì)NOx排放數(shù)量以及類(lèi)別都有著極大的影響。尤其是初始風(fēng)率對(duì)NOx排放更有著巨大的作用，它主要是用于前期煤炭的燃燒，對(duì)煤炭的物質(zhì)的發(fā)揮有重要的作用。如果第一次風(fēng)率太小會(huì)造成煤粉堵塞導(dǎo)管或者煤粉過(guò)早地燃燒，這樣就會(huì)造成安全危險(xiǎn)。那么在第二次通風(fēng)的時(shí)候就會(huì)造成燃燒溫度降低，煤炭不能完全燃燒，進(jìn)而生成過(guò)多的殘?jiān)?。如果第一次風(fēng)率太大，那么在第二次通風(fēng)的時(shí)候就會(huì)造成氣流循環(huán)減弱，燃燒狀況變差，對(duì)鍋爐的保護(hù)作用變?nèi)酰瑢?duì)鍋爐的會(huì)造成較大的傷害。如果風(fēng)率選擇的合適不僅對(duì)鍋爐本身會(huì)起到較好的保護(hù)作用，還會(huì)減少NOx的排放，形成良好的動(dòng)力結(jié)構(gòu)[ 3 ]。

（三）燃料對(duì)NOx排放的影響

燃煤鍋爐中NOx的排放有很大一部分決定于燃料的質(zhì)量以及燃料中的氮，燃料中含氮的量決定了NOx的排放數(shù)量，燃料中含氮數(shù)量多，相應(yīng)的NOx生成量也就大。并且不同類(lèi)別的含氮物質(zhì)所對(duì)應(yīng)生成的氮氧化物也不相同。

四、如何抑制NOx的產(chǎn)生

（一）煙氣脫銷(xiāo)技術(shù)

煙氣脫銷(xiāo)技術(shù)實(shí)際上就是把已經(jīng)生成的氮氧化合物經(jīng)過(guò)再加工，通過(guò)別的方式將它們加工成相對(duì)較為穩(wěn)定的氮?dú)猓捎诘獨(dú)夥€(wěn)定并且不易與別的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)這種方式來(lái)減少氮氧化物的排放量以此來(lái)減少氮氧化物對(duì)空氣的污染。煙氣脫銷(xiāo)技術(shù)一般目前在我國(guó)主要都是通過(guò)選擇性催化還原技術(shù)來(lái)將生成的氮氧化合物加工成未定的氮?dú)?，從而減少氮氧化合物的排放，還有一種使用較少的是選擇性非催化還原技術(shù)。選擇性催化還原技術(shù)主要是通過(guò)嚴(yán)格的溫度控制，再經(jīng)過(guò)催化劑的催化作用將氮氧化合物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氮?dú)狻?/p>

（二）再燃燒技術(shù)降低氮氧化合物的生成

再燃燒技術(shù)主要是通過(guò)將整個(gè)鍋爐分為三個(gè)區(qū)域：主燃區(qū)、再燃區(qū)以及燃盡區(qū)。使用這一技術(shù)投資低并且可以降低氮氧化物排放15%～30%左右，在接近于空氣量的情況下維持鍋爐燃燒，可以減少熱量的損失。燃盡區(qū)將燃料的80%～85%在主燃區(qū)內(nèi)經(jīng)過(guò)空氣系數(shù)大于等于1的條件下燃燒 ，將剩下的15%～20%的燃料放在再燃區(qū)經(jīng)過(guò)空氣系數(shù)小于1的條件下燃燒，最后將氮氧化合物轉(zhuǎn)化為未定的氮?dú)?，燃盡區(qū)會(huì)通過(guò)少量的空氣保證燃料燃盡，增加燃料的使用率。

五、結(jié)語(yǔ)

環(huán)境污染已經(jīng)對(duì)人的身體健康造成了巨大的傷害，環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)越來(lái)越被大家所重視。在整個(gè)環(huán)境污染中工業(yè)污染占據(jù)了很大一部分。而燃煤鍋爐在工作的過(guò)程中排放的污染物在整個(gè)工業(yè)污染物中占據(jù)了很大的空間，不僅會(huì)危害人體健康還會(huì)破壞大氣環(huán)境。所以，治理燃煤鍋爐在工作的過(guò)程中排放的污染物已經(jīng)是刻不容緩。

本文研究的煙氣脫銷(xiāo)技術(shù)以及再燃燒技術(shù)對(duì)降低氮氧化合物的生成，將氮氧化合物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氮?dú)庖约皽p少污染氣體的排放都有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐程宏，溫智勇.燃煤鍋爐進(jìn)行空氣分級(jí)低NO_x燃燒改造的有關(guān)問(wèn)題探討[J].廣東電力，2010，8（6）：87-88.