摘 要：随着我国电力事业的不断发展，从单纯大机组高参数推进，到现在综合考虑排放、环保等多方面进行综合考虑。特别是近年来，我国环境问题日益凸显，作为我国电力生产占比最大的火力机组，如何能够经济高效地进行排放物控制，成为各大电力企业探索的重点之一。本文通过望亭发电厂生产实际出发，讨论大型机组控制氮氧化物排放的可行方案。
关键词：火电机组；氮氧化物；排放；控制
中图分类号：X51 文献标志码：A
0 前言
自從20世纪80年代起，我国国力持续健康发展，大量的用电负荷产生，从而开始了大力发展火电建设。30多年来，火力发电机组装机容量不断增加，火电结构进一步优化，高参数、大容量、高效环保型机组成为发展的方向。随着电力工业的发展，火电厂的污染物减排能力也就尤为重要。氮氧化物（NOx）是火力发电厂的排放污染物之一，对人、动植物、空气均有害，所以如果不对氮氧化物（NOx）加以控制，它对环境污染造成的严重后果不堪设想。
氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物之一。它对人体的致毒、对植物的损害以及对酸雨的形成和臭氧的破坏都有很大的影响作用。我国的氮氧化物（NOx）排放70%来自于煤炭的燃烧，随着火力发电的发展，氮氧化物（NOx）排放量越来越大，所以近年来，国家及地方相关部门对环保的要求与监管日益提高，不断提高超低排放的标准，要求对现有机组进行超低排放改造，新造机组必须满足全新环保要求。
1 分析氮氧化物（NOx）生成机理
煤燃烧过程所排放出的NOx一般是指NO和NO2，其中90%以上是NO，在火焰末端一部分NO转化为NO2。燃烧形成的NOx可分为热力型、快速型和燃料型。
热力型NOx主要产生于温度高于1800K的高温区，反应机理：
N2+O=NO+N
N+O2=NO+O
N+OH=NO+H
热力型NOx的主要影响因素是温度和氧浓度。随着温度和氧浓度的增大，热力型NOx的浓度就增加。
快速型NOx是碳氢类燃料在过量空气系数<1的富燃料条件下，在燃烧过程中快速生成的NOx，其生成过程是碳氢类燃料分解的HCN、NH、N等与空气中N2的发生化学反应并氧化而成。
燃料型NOx是燃料中的氮化物在燃烧时加热分解，然后氧化生成NOx，生成量主要取决于燃料中氮的含量，也是燃烧过程中NOx生成的主要来源，约占总的NOx生成量的80%～90%。
由NOx生成机理分析可得煤在燃烧过程中影响生成NOx的主要因素有：
（1）煤种特性，煤的含氮量。
（2）燃烧区域温度峰值。
（3）反应区中氧、氮、一氧化氮、烃根等的含量。
（4）可燃物在反应区中的停留时间。
2 低NOx燃烧技术和烟气脱硝技术的主要思路
（1）减少燃料燃烧时的氧浓度。包括降低过剩空气系数，减少空气总量；减少一次风量和降低挥发分燃烧时的二次风供给，以降低火区段的氧浓度。
（2）在氧浓度较低的条件下，维持足够的停留时间，使燃料中的N不易生成NOx，而且使生成的经过均相或多相反应而被还原分解。
（3）降低燃烧温度峰值，减少热力型NOx的生成。
（4）加入还原剂，使还原剂生成CO、NH3和HCN，它们能将NOx还原分解。
低NOx燃烧技术是指燃烧过程中抑制NOx生成的炉内脱硝，烟气脱硝技术是指对烟气内燃烧生成后的NOx进行脱除。运行燃烧调整是通过人为的参与燃烧调整达到降低一定NOx生成的目的。
由于低NOx燃烧技术的局限性，NOx的排放不能达到排放要求，为了进一步控制NOx的排放，我们对烟气进行脱硝处理。目前烟气脱硝技术主要有选择性催化剂还原法（SCR）、选择性非催化剂还原法（SNCR）、SNCR+SCR法，见表1。
3 降低氮氧化物排放的方法
3.1 低NOx燃烧技术
改善燃料：燃料脱氮比较困难，成本很高。
烟气再循环：将排烟中的一部分冷烟气送入燃烧器中和燃烧空气混合，使燃烧用空气的O2浓度下降，烟气量增大，炉膛火焰温度降低，从而控制NOx的生成。目前该技术由于吸风机和预热器运行工况恶化，推广就受到了影响。
燃烧方式包括浓淡分离、分级燃烧、低过剩空气系数。
通过分析煤粉燃烧时NOx的生成机理，低NOx煤粉燃烧系统设计的主要任务是减少挥发份氮转化成NOx，其主要方法是建立早期着火和使用控制氧量的燃料/空气分段燃烧技术。燃烧器采用低NOx同轴燃烧系统（LNCFS）。主要组件为：
（a）紧凑燃尽风（CCOFA）；
（b）可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）；
（c）预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）；
（d）强化着火（EI）煤粉喷嘴。
LNCFS通过在炉膛的不同高度布置CCOFA和SOFA，将炉膛分成3个相对独立的部分：初始燃烧区，燃料燃尽区和NOx还原区。在每个区域的过量空气系数由3个因素控制：总的OFA风量，CCOFA和SOFA风量的分配以及总的过量空气系数。这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数，在有效降低NOx排放的同时能最大限度地提高燃烧效率。EI煤粉喷嘴将一次风分成富燃料（浓相）和贫燃料（稀相），在满足着火条件的同时降低煤粉点燃阶段快速型NOx的产生。另外在主燃烧器最下部采用火下风（UFA）喷嘴设计，通入部分空气以降低大渣含碳量，减少锅炉机械不完全燃烧损失。
运行中燃烧调整方面，在总风量一定的情况下适当减少一次风量，降低进入炉膛的煤粉细度，减少煤粉在点燃初期时NOx的生成。整体的煤量分布偏向于下层多上层少，二次风配风也一样，下层风量多一些，上层少一些，充分利用火下风，使主燃烧区的氧量分布总体形成倒三角，煤粉在主燃烧区低氧燃烧后再在CCOFA风区充分燃烬，这样还可以兼顾控制飞灰含碳量，也尽量使炉膛内火焰拉长，温度分布无明显峰值且较为平均，二次风无明显位置过多聚集，烟气在流经SOFA风位置的时候能充分还原已经生成的NOx，以达到降低炉膛出口烟气的NOx含量。
3.2 对烟气采用烟气脱硝技术
对于烟气脱硝我们采用SCR反应器高尘烟气段布置：烟气从锅炉省煤器出来后进入SCR反应器，在SCR反应器入口烟道设置了氨气喷射格栅，将氨与空气混合后的气体均匀的喷射在烟气中，与烟气中的NOx充分混合，烟气流过催化剂层，NH3与NOx发生还原反应，生成N2和H2O，随烟气流过空预器、除尘器、脱硫装置后进入烟囱排放。
结语
综上所述，降低NOx排放的方法有：燃料脱氮、分级燃烧、浓淡分离燃烧、低过剩空气系数燃烧、烟气再循环以及对已经生成含有NOx的烟气进行烟气脱硝。为了我们的绿水青山、蓝天白云，我们将不断努力，使我们的机组更经济、更环保，使我们的生活的环境更好。
参考文献
[1]华东六省一市电机工程（电力）学会编.锅炉设备及其系统[M].北京：中国电力出版社，2006：25.
[2]林伟.660MW超超临界火力发电机组培训教材：锅炉分册[M].北京：中国电力出版社，2011：101.