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燃煤电站NO的产生机理及其影响因素 燃烧过程中NQ.的生成机理比350，要复杂得多，烟气中NO，的浓度也不像30.那样可由然的含硫量计算得出，N0.的生产量与燃烧 方式特别是燃烧温度，过量散空气系数和解（话易购停留时间等因素密切相关，研究燃烧过程的NO.生成机理对有效抑制它的产 生具有重。意义。目前，燃煤电站按常规燃烧方式产生的NO，主要包括一氧化氮（NO）、二氧化食（N0）及少量N2O等，其中NO 占90%以上，NO2占5%~10%。因此，NO.的生成量与排放量主要取决于NO。根据NO.生成机理，煤炭燃烧产生NO。的主要机理有以下 三个方面：（1）燃料型NO，（FuelNO。)，是由燃料中氮化物热分解产生的；（2）快速型或瞬时型NO，（prompt NO。)，是由 空气中的N2与燃料中的碳氢离子团反应生成的；（3）热力型NO。（Thermal NO,)，是由空气中N2在高温下氧化生成的。燃烧过 程中产生何种类型的NO。决定于燃料（组成和氮分含量）、锅炉（形式和运行条件)等因素，常用化石燃料在一般锅炉工况下产 生的NO。如图1-4所示（条件：无NO.减排措施、燃煤采用干底对置炉、燃油采用蒸汽喷嘴、重油含氮1%、轻油含氮0.2%）。由 图1-4可见，锅炉燃煤产生的NO。以燃料型为主；燃用天然气时，以热力型为主；燃油时，情况介于两者之间，重油含氮量高， 则燃料型NO.居多，轻油含氮量低，则热力型N0.居多。对于燃煤电站烟气中NO_的生成，上述三种机理类型的NO，均有，燃煤电 站燃烧过程中三种机理对NO，生成量的贡献如图1-5所示。由图1-5可以看出，在燃烧温度低于500℃时，烟气中的NO.绝大多数属 于燃料型的NO.，热力型和快速型的量相对较少，因此采取相关措施有效控制燃料型NO.的产生就能控制烟气中NO.的含量。下一 节将对影响燃煤电站NO生成的因素进行进一步说明。 ....................................................................................................... 燃煤电站烟气中NO，排放量的控制技术 燃烧后居对NO.排放量的控制技术主要是指烟气脱硝净化技术，即把已生成的NO.还原为.从而脱除烟气中的NO，按治理工艺可分 为湿法脱确和干法脱确。有工业业绩的脱确技术主要包括酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附 法、等离子体活化法等。此外，近十几年来国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理含NO，废气的方法，成为研究的热点。（一）湿法烟气脱硝技术湿法烟气脱硝是利用液体吸收剂将NO.溶解的原理来净化燃煤烟气的，其最大的障碍是NO很难溶于水， 往往要求将NO首先氧化为NO2，为此一般先将NO通过与氧化剂03、ClO,或KMnO，反应，氧化生成NO2，然后NO，被水或碱性溶液吸 收，实现烟气脱硝。（二）干法脱硝技术与湿法烟气脱硝技术相比，干法烟气脱硝技术的主要优点是：基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NO。的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染，目前有工程应用的主要技术有选择性催化还原法 （SCR)脱硝技术、选择性非催化还原法（SNCR）脱硝技术、电子束治理技术等。选择性非催化还原法（SNCR）脱硝技术 SCR技术的催化剂费用通常占到SCR系统初始投资的50%~60%，其运行成本在很大得度上受催化剂寿命的影响，选择性非催化氧化 还原法（Selective Non-Catalytic Reduction，ANCR）应运而生。其基本原理是把含有NH，基的还原剂（如氨、尿素、氨水、 碳酸氢铵每）喷入炉膛温度为800~1200℃这一狭窄的温度范围区域，在没有催化剂的情况下，该还原剂迅速热分解或挥发成NH3 并与烟气中的NO，进行反应，使得NO,还原成N2和H20，而且基本上不与02发生作用。SNCR法的还原剂可以是NH3、尿素或其他氨 基，其反应机理也较复杂。当以尿素为还原剂时，其工艺流程见图1-15，其反应方程式可简单表示为 H₂NCONH2+2NO+1/202=-2N2+CO2+2H20同 SCR工艺类似，SNCR工艺的NO，的脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NO，的化学计量比、混合程度、反应时间等。研究表 明，SNCR工艺的温度控制至关重要，若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3泄漏；而温度过高，NH3则容易被氧化为NO， 抵消了NH,的脱除效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NO，脱除效率下降。通常，煤粉炉设计合理的SNCR工艺能达到 30%~50%的脱除效率，循环流化床锅炉SNCR系统的效率可以大于50%。选择性非催化还原法工艺，最初由美国的Exxon公司发明， 并于1974年在日本成功投入工业应用，20世纪80年代末欧盟国家一些燃煤电站也开始了SNCR技术的工业应用，美国的SNCR技术在 燃煤电站的工业应用是从90年代初开始的。目前国内的江苏利港三期2x600MW、江苏阀山一期2×600MW机组、华能伊敏2×600MW 电厂、广州瑞明电力公司2x125MW机组已经建成投运，其他还有广州梅山热电厂、南海江南发电厂等小型机组也先后投人运营。该法的优点是不需要催化剂，投资较SCR法小，比较适合于环保要求不高的改造机组，但存在如下一些问题：①效率不高；②反 应剂和运载介质（空气）的消耗量大；③氨的进漏量大；④生成的（NH,）250。和NH。HSO,会腐蚀和堵塞下游的空气预热器等设 备。（三）电子束治理技术电子束（Electron Beam，EB)法的原理是利用电子加速器产生的高能电子束，直接照赞处理的气体， 通过高能电子与气体中的氧分子发水分子能撞，使之器解、电高，形成非平衡等离子体，其中所产生应，使之氧花去除高高生的 大量活性粒子（如O日、02-和HO5等）与污染物进行反16。许多国家已经建立了一批电子束试验设施和示范车间。日本、德国、 美国和波兰的示范车间运行结果表明，这种电子系统去除SO2的总效率通常超过95%，去除NO。的效率达到80%~85%。电子束照射 法脱除NO。的技术，是当今烟气系统脱硝的一项新技术，可以同时处理大型燃煤电站的SO2、NO。和飞难灰，但电子束照射法仍 有不少缺点：①能量利用率低，当电子能量降到3eV以下后，将失去分解和电离的功能，剩余的能量将浪费掉；②电子束法所采 用的电子枪价格昂贵，电子枪及靶窗的寿命短，所需的设备及维修费用高；③设备结构复杂，占地面积大，X射线的屏蔽与防护 费用较大。上述原因限制了电子束法的实际应用和推广。