次风配置不符合低NOx燃烧要求,广泛采用带中间煤粉仓,一次风热风送粉和制粉系统的乏气用做三次风(有的燃烧烟煤,也用该系统)的系统,从而额外地增加NOx排放。 1.3 国家对NOX排放的要求
氮氧化物的危害已越来越受到人们的关注，治理氮氧化物污染已是大势所趋。2004年4月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议修订通过的《中华人民共和国大气污染防治法》，已于2000年9月1日起施行。其中第三十条规定“向大气排放污染物的，其污染物排放浓度不得超过国家和地方规定的排放标准”。到2005年7月，对氮氧化物执行与二氧化硫相同的排污费征收标准。在2003年发布了进一步修订的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2003），该标准规定了不同时段的火电厂NOX最高允许排放浓度。
火力发电厂锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度/（mg/m3）
时段 第1时段 第2时段 第3时段 实施时间 2005年1月12005年1月12004年1月1日 日 日 Vdaf＜10% 1500 1300 1100 燃煤锅炉 10%＜Vdaf＜20% 650 1100 650 Vdaf＞20% 450 燃油锅炉 650 400 200 燃油 150 燃气轮机组 燃气 80
2、控制NOX排放的技术 2.1 NOX的生成机理
燃煤过程中所排放出的NOX一般是指NO和NO2，其中绝大部
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分是NO，约占90%，在火焰带的下游或排放后一部分的NO转化为NO2，约占5%～10%。燃烧过程中生成的NOX有三种途径：（1）“热力”NOX（Thermol NOX），系燃烧用空气中的氮气在高温下氧化而产生的氮氧化物；（2）“快速”NOX（Prompt NOX），系碳化氢燃料过浓时燃烧产生的氮氧化物；（3）“燃料”NOX（Fuel NOX），系燃料中含有的氮的化合物如杂环氮化物在燃烧过程中氧化而生成的氮氧化物。 2.1.1“热力”NOX
“热力”NOX源于在燃烧过程中空气中的氮气N2被氧化而成NO，它主要产生于温度高于1800K的高温区，其反应机理如下：
N2+O2＝NO+N （2-1） N+O2＝NO+O （2-2） N+OH＝NO+H （2-3） 式（2-1）和（2-2）的反应被称为捷里德维奇（Zeldovich）模型，按照这一机理，空气中的N2在高温下氧化是通过一组不分支的连锁反应进行的，整个反应的速度正比于氧原子的浓度，随着温度的上升和氧原子浓度的增大，总的反应速度增大。所以升温有利于NO的生成，相反，降温会使“热力”NOX的生成受到明显抑制。
图2-1是理论燃烧温度时，NO浓度和过量空气系数及停留时间的关系。当过量空气系数等于1时，若烟气在高温区的停留时间为0.01s～0.1s，NO的含量约为（70～700）×10－6。实际锅炉中的NO排放浓度也差不多处于同等水平。
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图2-1 NO浓度与过量空气系数和停留时间（t）的关系 1—t=0.01s；2—t=0.1s；3—t=1s；4—t=10s；5—t=100s；6—t=∞
在温度小于1300℃时几乎看不到NO的生成反应，NOX的成量很小，只有在温度高于1300℃以上，NO的生成反应才逐渐明显，NOX的生成量才逐渐增大。因此，在一般的煤粉炉固态排渣方式的燃烧下，“热力”NOX所占的比例极小，氧气浓度的增加和在高温区停留时间的延长，都会促进“热力”NOX生成，在典型的煤粉火焰中，“热力”NOX占总排放量的20%左右。若降低燃烧温度，就能有效降低“热力”NOX的生成。 2.1.2 “快速”NOX
“快速”NOX是碳氢类燃料在过量空气系数＜1的富燃料条件下，在火焰面内快速生成的NOX，它不同于空气中的N2按捷里德维奇机理生成的“热力”NOX，其生成过程经过了空气中的N2和碳氢类燃料分解的HCN、NH、N等中间产物的一系列复杂的化学反应。在燃煤锅炉中其生成量很小，一般在5%以下，往往可以忽略不计。 2.1.3 “燃料”NOX
“燃料”NOX指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化—还
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原反应而生成的NOX，它是煤燃烧过程NOX生成的主要来源，约占总的NOX生成量的80%～90%。根据煤种的不同，煤中的含氮量大约在0.4%～4%之间变化，煤燃烧过程生成的挥发分HCN、NHi与自由基O、OH、O2等的氧化反应以及焦炭N的氧化反应生成“燃料”NOX（主要是NO），同时生成的NO又与挥发分HCN、NHi等发生还原反应生成N2。“燃料”NOX既受燃烧温度、过量空气系数、煤种、煤颗粒大小等的影响，同时也受燃烧过程中的燃料—空气混合条件的影响。
图2-2 NOX的生成量与温度的关系
综上所述，不同类型的NOX其生成机理不同，氮的来源不同，生成的途径不同，生成的条件也不同。所以三种NOX在煤燃烧过程中的生成情况很不相同，“快速”NOX占氮氧化物总排放量不到5%，在温度低于1300℃时，几乎没有“热力”NOX，对常规燃煤锅炉而言，NOX主要是通过“燃料”NOX的生成途径产生的，因此，控制和减少NOX在煤燃烧过程中的产生，主要是控制“燃烧”NOX的生成。 2.2控制NOX排放的技术分类
根据NOX的生成机理可知，煤燃烧过程中影响NOX生成的主要因素有：
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（1）煤种特性，如煤的含氮量、挥发分含量、燃料中固定碳／挥发分之比以及挥发分中含H量／含N量之比等； （2）燃烧区域的温度峰值；
（3）反应区中氧、氮、一氧化氮和烃根等的含量； （4）可燃物在反应区中的停留时间。 由此对应的低NOX燃烧技术的只要途径如下： （1）减少燃料周围的氧浓度。
（2）在氧浓度较少的条件下，维持足够的停留时间，使燃料中的氮不易生成NOX，而且使生成的NOX经过均相或多相反应而被还原分解。
（3）在过剩空气的条件下，降低温度峰值，以减少“热力”NOX的生成。
（4）加入还原剂，使还原剂生成CO、NH3和HCN，他们可将NOX还原分解。
具体的方法有：分级燃烧、燃料再燃、浓淡偏差燃烧、低过剩空气燃烧和烟气再循环等。 2.2.1 空气分级燃烧
空气分级燃烧法是美国在20世纪50年代首先发展起来的，它是目前使用最为普遍，比较成熟的低NOX燃烧技术，其基本原理为：将燃烧所需的空气量分成两级送入，使第一级燃烧区内过量空气系数在0.8左右，燃料现在缺氧的富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，因而抑制了“热力”NOX的生成。同时，燃烧生成的CO与
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