锅炉中氮氧化物偏高(一)
关于锅炉氮氧化合物升高原因分析及措施
关于锅炉烟气氮氧化物升高原因分析及
预控措施
一、 NOx的形成与分类
氮氧化物：NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃烧过程中生成的氮氧化物，几乎全是NO和NO2。通常把这两种氮的氧化物称为NOx
1、热力型NOx （Thermal NOx），它是空气中的氮气在高温下(1000℃-1400℃以上)氧化而生成的NOx
2、快速型NOx（Prompt NOx），它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx
3、燃料型NOx（Fuel NOx），它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx
二、NOx的升高的分析
1、煤粉燃烧中各种类型NOx的生成量和炉膛温度的关系
热力型NOx是燃烧时空气中的氮（N2）和氧（O2）在高温下生成的NO和NO2
O2十M←→2O十M
O十N2←→NO十N
N十O2←→NO十O
因此，高温下生成NO和NOx的总反应式为
N2十O2←→2NO
NO十1/2O2←→NO2
2、煤粉炉的NOx排放值和燃烧方式及锅炉容量的关系
1）若燃料N全部转变为燃料NOx，则燃料中1%N燃烧生成NOx为1300ppm，实际上燃料N只是一部分转变为NOx，取转变率为25%，则燃料NOx为325ppm，即650mg/Nm。
2)热力NOx一般占总NOx的20%～30%，现取25%，即为217 mg/Nm。因此，总的NOx生成量为867 mg/m。
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3)若锅炉采用了低NOx燃烧器、顶部燃尽风等分级燃烧、以及提高煤粉细度和低α措施等，炉内脱硝率可达ηNOx≥50%，因此预计NOx排放浓度≤433mg/Nm。
N2和O2生成NO的平衡常数Kp 3
当温度低于l000K时Kp值非常小，也就是NO的分压力(浓度)很小
温度和N2／O2(ppm)初始比对NO平衡浓度的影响
40N2／O2(ppm)是N2和O2之比为40:1的情况，这大致相当于过量空气系数为1.1时的烟气
NO氧化成NO2反应的平衡常数Kp【锅炉中氮氧化物偏高】
由表可以看出Kp随温度的升高反而减小，因此低温有利于NO氧化成NO2。当温度升高超过1000℃时，NO2大量分解为NO，这时NO2的生成量比NO低得多
煤炭中的氮含量一般在0.5％-2.5％左右，它们以氮原子的状态与各种碳氢化合物结合成氮的环状化合物或链状化合物，如喹啉(C6H5N)和芳香胺(C6H5NH2)等
当燃料中氮的含量超过0.1％时，所生成的NO在烟气中的浓度将会超过130ppm。煤燃烧时约75％-90％的NOx是燃料型NOx。因此，燃料型NOx是煤燃烧时产生的NOx的主要来源。
3、过量空气系数对燃料N转化为挥发分N比例的影响
锅炉中氮氧化物偏高(二)
关于锅炉氮氧化物超标分析
关于锅炉氮氧化物超标原因分析
现阶段锅炉烟气氮氧化物超标，实测为230-270mg/m³，折算值为250-300mg/m³，烟气中氮氧化物含量超过国家规定值200mg/m³。锅炉运行控制炉内氧量为3-5%，烟气在线监控氧量为6-7%。今日与热控专业对烟气在线监控设备进行了解，热控人员已将实测浓度根据内部程序调低，为烟气氮氧化物实际排放值的50%左右，也就是说烟气中氮氧化物的实际含量为400mg/m³以上。根据实际情况，并与其它兄弟单位了解，咨询，结合成熟项目的经验，总结一下几点调整措施：
1、运行调整
根据氮氧化物的燃烧化学反应，结合资料，降低炉内过量空气系数，可以降低氮氧化物的生成；缺点为：锅炉燃烧需要足够的氧量，规定维持省煤器入口氧量在3%以上，较低的过量空气系数会造成燃烧不充分，化学不完全燃烧损失增大，降低锅炉效率；易于还原性气体的生成，锅炉管束、受热面容易结焦，降低换热效率；降低受热面使用寿命；同时造成燃烧不稳定，燃烧时间延长，排烟温度升高。
2、燃料调整
根据科学分析木材中的含氮量极低，而秸秆中含氮量为0.5-0.6%，玉米秸秆含氮量最高，秸秆水分较大时含氮量相对较高。按每日入炉100吨秸秆，入炉氮含量为500千克，将产生1000千克以上的氮氧化物气体。合理的调整燃料掺配比例，降低秸秆入炉量有
利于降低氮氧化物的生成。
3、装置设备降低氮氧化物含量
设备装设需要以下技术要求：在火焰中心点上部装设喷淋孔，要求温度达到800℃以上，才能达到良好的效果；装设位置为锅炉前墙，折焰角上方，而锅炉前墙未留有孔洞，如果加装，需要在检修时割开前墙水冷壁管，采用弯管，每处理一个孔，需要处理四根冷壁管，两侧两根管束叠起放置，需处理留有3-5各孔洞，工作量较大，且在线无法施工；需要一台搅拌设备、两台泵及相关管路；每2小时需要使用尿素2-3袋，实际使用量根据烟气中氮氧化物含量调节。使用成本为每袋尿素市场价为100元左右，每日消耗30袋左右。喷淋同样会使受热面损伤、腐蚀，降低受热面管束的使用寿命。
通过分析，锅炉运行时适当降低过量空气系数，找到平衡点，在保证燃烧，不降低锅炉效率的前提下，降低烟气中氮氧化物的含量；燃料掺配上建议入炉水分较少的秸秆，降低稻壳的入炉量，减少玉米秸秆的入炉。
锅炉中氮氧化物偏高(三)
锅炉烟气脱硫的氮氧化物升高分析
锅炉烟气脱硫脱硝的氮氧化物升高分析
云南大为制焦公司 黄兆荣
摘要：文章介绍锅炉烟气脱硫的化学反应，并用电磁力与引力的统一加以解释。
关键词：摩擦，电磁力，万有引力，化学反应，放电
一、 锅炉里燃煤温度在850－950℃之间，煤燃烧产生SO2，NOx,粉尘等，SO2
的含量为每立方米上千毫克，通过脱硫脱硝装置后，SO2的含量降为每立方米一百毫克以下。
二、 脱硫原理：把锅炉产生的烟气从底部通入脱硫脱硝塔，在脱硫脱硝塔的上
部注入氨水，由于脱硫脱硝塔的塔内是分层的，且各层的材质是绝缘PP塑料，氨水就可以从各层喷淋，对从下部进入的烟气进行洗涤，实现脱硫脱硝。
下图为脱硫脱硝装置
图1.脱硫脱硝装置
从下图可以看出烟气通过洗涤后，【锅炉中氮氧化物偏高】
图2.2015.1.22脱硫装置的出口监测数据
图3.2015.1.22脱硫装置入口监测数据
图4.脱硫装置2015.1.26出口监测数据【锅炉中氮氧化物偏高】
图5.脱硫装置2015.1.26入口监测数据
图 6脱硫脱硝运行记录表
图7填料材质
空气中的氮气在高温下氧化，
在本装置中即无高温(<120度)，也无触媒，更无放电。只有氨水、烟气与填料
摩擦，
只有NO2含量增加了，而其他的物质(SO2、O2)含量降低了，O2与N2反应要在
高温和有触媒或放电的条件下才能发生，而在脱硫装置中温度只有100-110℃没有触媒,那么NO2的含量怎么增加的呢？
三、 NO2含量增加的原因分析
烟气以9-12m/s的流速向上流，与一部分向下喷淋汽化了的氨水相逆而行。他们在穿过PP塑料填料时，会与塑料产生摩擦力，摩擦力会使塑料和气体、氨气、水蒸气的电磁力增大，使烟气中的氮气与氧气反应容易生成NO2。
四、 结论
放电、高温和触媒的效果与气体和PP塑料摩擦产生的效果一致，故可用放电代替高温和触媒，也可代替摩擦，三者都可互相代替，放电即节能又减少工艺系统阻力，生产效率高。
锅炉中氮氧化物偏高(四)
燃煤电站锅炉氮氧化物形成机理及防治措施
[摘 要]氮氧化物（NOx）是火电厂排放的主气体污染物之一，对环境和人体危害很大。煤燃烧的污染排放是我国主要大气污染源之一。着国民经济的发展，电力需求快速增加，燃煤锅炉不断扩建，用煤量显著增加，氮氧化物（NOx）将会对大气环境造成严重危害。前排放标准要求控制在450mg/m3，因此控制燃煤锅炉的氮氧化物（NOx）的排放意义重大。 [关键词]燃煤电站锅炉氮氧化物 形成机理 防治措施
中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0063-01
氮氧化物NOX是燃煤燃煤电厂烟气排放三大有害物之一从污染角度考虑的氮氧化物主要是NO和NO2，统称为NOX。在绝大多数燃烧方式下，主要成分是NO，约占NOX的90%多。NO是无色、无刺激气味的不活泼气体，在大气中的NO会迅速被氧化成NO2。NO2是棕红色有刺激性臭味的气体。NOX可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，较易受二氧化氮影响。
一、关于燃煤电站锅炉氮氧化物及其形成机理
煤燃烧生成的氮氧化物主要包括NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等几种， 统称为NOx。在通常的燃烧温度下，煤粉燃烧生成的NOx中，NO占90%以上，NO2占5%～10 %。其中污染大气的主要是NO和NO2。NOx生成的途径主要有三个，即燃料型NOx（Fuel N Ox）、热力型NOx（thermal NOx）、快速型NOx（Prompt NOx）。
NOX的生成主要由热力NOX和燃料NOX两部分组成，前者由参与燃烧的空气中所含的N2生成，后者由燃料本身的氮元素生成。
（一）热力型NOx的生成
热力型NOx是空气中的氧（O2）和氮（N2）在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的NO和NO2的总和，其总反应式为：
N2+O2←→2NO
NO+O2←→NO2
当燃烧区域的温度低于1000K时，NO的生成量很小，而温度在1300～1500℃时，NO的浓度大 约为500～1000ppm，而且随着温度的升高，NOx的生成速度按指数规律增加。因此，温度对 热力型NOx的生成具有决定作用。根据热力型NOx的生成过程，要控制其生成，就需要降低锅 炉炉膛中燃烧温度，并避免产生局部高温区，以降低热力型NOx的生成。
（二）燃料型NOx的生成
燃料型NOx的生成是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反应而生成的NOx，称为燃料型NOx 。燃煤电厂锅炉中产生的NOx中大约75～90%是燃料型NOx，因此燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产 生NOx的主要途径。在燃料进入炉膛被加热后，燃料中的氮有机化合物首先被热分解成氰（HC N）、氨（NH3）和CN等中间产物，它们随挥发份一起从燃料中析出，它们被称为挥发份N。挥 发份N析出后仍残留在燃料中的氮化合物，被称为焦炭N。随着炉膛温度的升高及煤粉细度的 减小（煤粉变细），挥发份N的比例增大，焦炭N的比例减小。挥发份N中的主要氮化合物是HCN 和NH3，它们遇到氧后，HCN首先氧化成NCO，NCO在氧化性环境中会进一步氧化成NO，如在 还原性环境中，NCO则会生成NH，NH在氧化性环境中进一步氧化成NO，同时又能与生成的NO 进行还原反应，使NO还原成N2，成为NO的还原剂。
（三）快速型NOx的生成
快速型NOx主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气 中的N2分子发生反应，形成的CN、HCN，继续氧化而生成的NOx。因此，快速型NOx主要产 生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程。而在燃煤 锅炉中，其生成量很小。根据以上三种NOx的生成机理可知，NOx的生成主要与火焰中的最高温度、氧和氮的浓度以及 气体在高温下停留时间等因素有关。在实际工作中，可采用降低火焰最高温度区域的温度、 减少过量空气等措施，降低NOx的生成量。
二、 燃煤电站锅炉氮氧化物的防治措施
国家在倡导建设节能型社会的同时也越来越注意到能源消耗对环境带 来的污染问题。根据目前能源的供应情况来看，我 国将在未来相当长的一段时间内继续维持目前“以煤为主”的能源结构。煤的燃烧是目前我国大气污染的主要来源，而燃煤电站锅炉污染所占比重又最大，因此降低燃煤电站锅炉污染物排放的研究具有重要的意义。
根据我国现状，对现有机组适宜采用而且切实可行的降低NOX的方法是：改进运行方式和提高控制燃烧技术。一般认为，通过燃烧调整，可使NOX的排放降低15%～25%以上。同时更为重要的要有具体的落实措施措施：如实现送风和送粉均匀的监控装置。近期实际可行的降低NOX的方法是：粉管道间的燃料平衡；燃烧器间的送风平衡；一次风煤比；调整煤粉细度；尽可能提高OFA的风箱压力；减少过剩空气；炉膛吹灰的控制。
对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说，一般采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。热力型NOx是燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOx，产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性；然后是高的氧浓度，要减少热力型NOx的生成。
一般情况下在保证锅炉燃烧安全的前提下，采取以下措施来减少氮氧化物的生成：低过量空气燃烧；空气分级燃烧；燃料分级燃烧（也称再燃法）；烟气再循环；浓淡燃烧；低NOx燃烧器。从NOx的生成机理看，占NOx绝大部分的燃料型NOx在煤粉着火阶段生成。因此，通过特殊设计结构的燃烧器以及通过改变燃烧器的风煤比例，在燃烧器着火区的燃烧过程达到空气分级、燃料分级或烟气再循环法的效果，以降低着火区氧的浓度，从而降低着火区的温度达到抑制NOx生成的目的。对煤粉锅炉来说，煤粉燃烧器是锅炉燃烧系统中的关键设备，不但煤粉是通过燃烧器送入炉膛的，而且煤粉燃烧所需要的空气也是通过燃烧器送入炉膛的，煤粉气流的着火过程炉膛中的空气动力和燃烧工况主要是通过燃烧器的结构及其在炉膛上的布置来组织的。因此从燃烧的角度看燃烧器的性能对煤粉燃烧设备的可靠性和经济性起着主要的作用。由于低NOX燃烧器能在煤粉的着火阶段就拟制NOx的生成，可以达到更低的NOx排放值，因此低NOx燃烧器得到了广泛的开发和应用，世界各国的大锅炉公司为使其锅炉产品能满足日益严格的NOX排放标准的要求分别发展了不同类型的低NOx燃烧器，根据所采取的措施的不同各种不同类型的低NOx，燃烧器可以达到的NOx，降低率一般在30%60%。尽管低NOx燃烧技术具有系统简单、操作便易、投资少的优点，但在一般情况下其最多只能降低NOx排放量的50%。锅炉燃烧调整方法控制和降低NOx：1.采取空气分级燃烧降低NOX的含量；2.在保证气温的同时降低火焰中心；3.二次风配风调整为倒梯形，开大上部辅助风门，开大顶部反切风门OFA1/2，F磨辅助风门大于30%（F磨运行时，辅助风门大于50%、反切风门开度在60%以上）；4.在保证锅炉氧量和锅炉飞灰不增加的同时，减小送风风量；5.加大下层煤粉浓度，局部形成低氧燃烧；6.采取低过量空气燃烧降低NOX的含量。当NOX含量上升较快或超标时，可采取适当降低总风量的措施延缓NOx的生成在确保燃烧安全的情况下同时采用上面方法来控制氮氧化物，既兼顾了锅炉运行的经济性，又在在降低NOx方面取得了比较明显的效果。同负荷和同种煤种的前提下，调整后燃烧比前NOx降低了20%左右。
参考文献
[1]杨国诗.火电燃煤锅炉NOx生成机理与燃烧优化技术的研究[J]. 淮南师范学院学报.2011.03期
[2]沙亚红.单元机组低NOX排放研究[J].中国期刊网.2007.10.
[3]阎维平.洁净煤燃烧技术[M].中国电力出版社.2004.11.
[作者简介]韩海军，（1977―），男，内蒙古人，毕业于内蒙古工业大学，工程师，现从事火力发电厂集控运行管理工作。
锅炉中氮氧化物偏高(五)
流化床锅炉如何控制氮氧化物排放量
[摘 要]循环流化床锅炉是最近三十年来发展起来的一种新型燃烧技术，它的主要特点有两个方面：一是煤种适应性极强，不仅可燃用一般燃料，还可以燃烧劣质无烟煤、褐煤，甚至煤矸石：而是添加适量石灰石就可以有效抑制烟气中二氧化硫的含量，它不但能达到90%的脱硫效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点，是当今最有发展前景的清洁高效燃烧方式。尽管如此，但是对于循环流化床锅炉氮氧化物排放的问题也是无法回避的。氮氧化物对环境的危害非常严重。 [关键词]循环流化床 氮氧化物 控制排放 危害
中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0250-01
它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx.燃料中的N通常以原子状态与各种碳氢化合物相结合， 形成环状化合物或链状化合物， 与空气中的氮相比，其结合键内能量较小。在燃烧时很容易分解出来， 经氧化反应生成大量的NOX，这种2.2过量空气系数（氧量）的影响
下表为赤峰煤矸石电厂关于氧量与氮氧化物排放浓度关系实验所得出的数据见表一：
2.3 一、二次风配比及床温的影响
下表为赤峰煤矸石电厂关于氮氧化物排放浓度与一、二次风配比及床温的关系实验所得出的数据；见表二
从上表来看，似乎随着一、二次风配比的增大，氮氧化物排放浓度降低。随着一、二次风配比的增大，炉内会显现出氧化性气氛的倾向，这与之前的氧化性气氛不利于氮氧化物的还原得出的结论似乎矛盾。
2.4 石灰石投入量的影响
3.2 二段燃烧
二段燃烧是流化床燃烧中最常采用的方法，它实际上是通过降低密相床中O2的浓度来降低氮氧化合物的排放，但O2降低量太多会降低脱硫和燃烧效率。分段燃烧时SO2和CO的排放也有不同程度的下降，因此它是一种安全可行的燃烧方式。
4.降低N2O排放量的技术措施
4.1 二次燃烧法
目前，比较有希望的N2O排放控制方法是所谓“二次燃料注射法”。该方法是在旋风分离器的入口或出口处装设若干喷嘴，向内喷射可燃物质，利用其燃烧时产生的高温（950～1000℃），通过N2O与H、OH自由基的反应或N2O与气体分子的反应，来实现N2O分解，从而降低N2O排放量。
4.2 催化剂燃烧
4.3.1 灰渣的催化
流化床燃烧灰渣的组成主要有原煤的特性所决定，研究证实灰渣对NOx和N2O的分解作用是显著的。4.3.2 选择性非催化还原
选择性非催化还原法，又称为热力脱销法。它是在烟气的高温区喷人氨或尿素，不用催化剂迅速的与此种技术的关键是使还原剂与烟气激烈混合，并需具有充分的反应时间，在900～1050℃温度区域内喷人还原剂。
选择性非催化还原法脱硫效率不高，一般在50%左右，最高可达80%。
4.3.3 选择性催化还原
选择性催化还原法是一种干式流程，使用NH3及其他催化剂（有铁、钒、铬、铜或钼等碱类金属），在温度200～450℃时将NOx还原成N2。
在流化床燃烧中，颗粒停留时间长、混合充分、燃烧为低温燃烧这种特定的环境中，催化剂燃烧有一定的发展前途。
5.总结
目前国内的脱硫技术已经发展得较为成熟，但脱氮技术仍处于研究开发阶段. 从环保要求而言，燃煤锅炉只进行脱硫是远远不能达到环境质量要求的. 由于我国环境污染比较突出之后已成为大气酸雨污染的主要因素.因此，在对燃煤锅炉进行脱硫的同时，应注重脱氮技术的开发与应用。
当我们在发展和应用循环流化床锅炉技术的同时，也要开展对NOx和N2O排放的基础研究，探索其生成规律研究相应的控制措施，达到减少污染、保护环境和造福人类的目的。
参考文献
[1] 卢啸风；大型循环流化床锅炉设备与运行；中国电力出版社；2006年.
[2] 叶江明；电厂锅炉原理及设备；中国电力出版社；2005年.
作者简介
王世明，男，1984.07.03，籍贯，吉林省德惠市，学历：大专 专业：热能与动力工程 研究方向：如何降低循环流化床锅炉的氮氧化物排放量，现工作单位：内蒙古赤峰市京能赤峰能源发展有限公司。
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo370232/
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