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脱硝技术浅析 大气污染引起的环境问题主要有全球变暖、臭氧层破坏和酸雨。引起这些问题的重要原因包括NOx的排放。随着国民经济的迅速发展，我国已成为能源生产和消费大国。由此产生的NOx排放量也逐年增加，目前已居世界第一位。为了降低NOx的排放，各国先后对燃煤机组NOx控制技术进行了大量研究。 研究NOx控制技术应该从NOx的生成机理出发，只有了解NOx的生成机理，才能从源头上控制NOx的生成。根据NOx的生成和破坏机理，已经开发了许多NOx控制技术。燃煤机组的NOx控制技术有多种，主要是从两个方面来考虑：一方面是从采用低NOx燃烧技术，从燃烧方面降低NOx的生成。其中具体的方法有分段燃烧、烟气再循环、浓淡燃烧及低NOx燃烧器等；另一方面是从烟气脱硝方面考虑，可以采用湿法、干法或半干法烟气脱硝的方法来降低NOx的排放量。干法烟气脱硝技术有SCR法、SNCR法、电子束照射法等，其中SCR法和SNCR法比较成熟。湿法烟气脱硝技术有同时脱硫脱硝技术、臭氧氧化吸收法、高锰酸钾氧化吸收法及ClO2氧化吸收法等，其中同时脱硫脱硝技术将是氮氧化物控制技术的发展方向。 针对2×300MW燃煤机组，应该选择比较成熟的技术。目前比较成熟的技术有空气分级燃烧、燃料分级燃烧、SCR法等。我国的300MW机组可根据当地资源、技术可行性及经济性等因素考虑采用以上技术比较成熟的方法。 第一章 NOx的污染概况 1.1 课题研究的背景 NOx是氮氧化物的统称，它主要是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的。它有下述几种不同的形式：一氧化二氮（N2O），又称为“笑气”、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）和五氧化二氮（N2O5）。其中NO和NO2是重要的大气污染物，NO是无色无嗅的气体，浓度大时，其毒性很大，NO2是一种红棕色有毒的恶臭气体。燃烧过程中排放出来的NOx约95%是NO，余下的5%是NO2。NO排入大气后会逐渐与大气中的氧或臭氧结合而生成NO2[1]。 大气中的NOx几乎有一半以上是由人为污染源所产生的。NOx以燃料燃烧过程中所产生的数量最多，约占30%以上，其中70%来自于煤炭直接燃烧，是电力、化学、国防等工业以及锅炉和内燃机等设备排放气体中的有毒物质之一。煤炭的主要成分是碳、氢、氧、氮、硫等，所以煤炭燃烧后会产生大量的固体颗粒，而且含氮物在燃烧过程中被氧化，生成对大气产生严重危害的NOx。 我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭火力发电在发电量中占绝对优势，1995年煤炭火力发电约占我国发电量的74%，2020年将占67.7%左右。电力工业是国民经济的基础产业，对国民经济的可持续发展起着重要的支撑作用。我国改革开放以来，火电厂发电装机容量和发电量分别从1949年的168.5万千瓦和43亿千瓦时，达到2000年初的2.368亿千瓦和11079亿千瓦时，分别增加了161.5倍和286.8倍，目前中国发电装机容量和发电量均居世界第二位。电力工业保持5%左右的增长，到2005年末，全国发电装机容量为3.9亿千瓦，其中水电9500万千瓦占24.36%，火电28600万千瓦占73.33%。电力工业是燃煤大户，我国目前电力生产耗煤量约占全国耗煤总量的50%，2004年电力生产用煤约为7亿吨。但煤又是一种不清洁的能源，其所造成的污染是非常严重的。氮氧化物是燃煤产生的主要大气污染物，一吨煤燃烧大约产生8～9公斤氮氧化物[2]。 表1-1给出了不同的燃烧方式在未采用NOx控制技术时的NOX排放量。由表可以看出，各种燃烧器的氮氧化物排放量是相当大的，尤其是在氮氧化物控制技术还不成熟的时候，污染的速度也是相当快的，针对这些重要发生源采取措施，无疑是减少污染排放量的重要环节。 表1-1 未采用NOx控制控制技术时不同燃烧方式的NOx控制排放[2] 燃烧方式 NOx排放量mg/Nm3（6%O2800-2150 格状燃烧器 1230-2200 四角切圆直流燃烧器 500-1200 层燃炉 370-480 抛煤机炉 450-750 常压流化床 200-400 汽油机 1000-4000 柴油机 500-2000 尽管随着我国火力发电技术的进步，大容量机组在总装机容量中所占比例逐年增加，发电煤耗不断下降以及单位发电量的NOx排放量逐年减少，但是，由于发电量的快速增长，预计到2010年，NOx的排放总量将比1995年增长300万吨左右。今后随着电力工业的发展，NOx排放量将越来越大。 1.1.1 NOx的危害 氮氧化物带来的的危害性主要表现在以下方面： 1.氮氧化物对人类健康的危害 在各种污染源排放的氮氧化物中，NO含量占到绝大部分，其毒性不是很大，但是NO入大气中发生一系列氧化反应后的