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1.4 煤炭燃烧时NOX生成机理及控制技术
1.4.1 燃煤NOX的生成
一般情况下，煤燃烧生成的NOX中，NO占90%以上，NO2占5-10%，而N2O只占1%左右[11]。近年来，随着燃煤流化床锅炉的发展，发现燃煤流化床锅炉排放的N2O比煤粉炉排放的N2O要大的多，因此已引起人们对N2O问题的日益重视。但由于NO在NOX中占绝大多数，所以在研究NOX的形成及控制问题上，主要还是针对NO来讨论研究。
1.4.2 NOX控制技术
1.4.2.1 燃煤控制NOX技术
这类方法主要通过改变燃煤条件以及燃烧器结构的方法来降低NOX的排放，是目前应用最广泛，相对简单且经济可行的方法。
（1） 低氧燃烧技术
该方法主要通过降低燃烧的过量空气系数，是燃烧过程尽量接近理论空气量的条件，由于烟气中过量氧的减少，可以抑制NOX的生产，是一种最简单的降低NOX排放的方法[12]。通常情况下，采用该方法降低NOX的排放可以达到15%~20%，但过量空气系数不得低于1.03~1.04，否则，会使CO浓度急剧增加，造成燃烧不完全，同时会导致飞灰含碳量增加，降低燃烧效率。此外，低氧浓度会使炉膛局部出现还原性气氛，从而降低灰熔点引起炉内结渣和腐蚀。
（2） 空气分级燃烧
空气分级燃烧的基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段来完成。第一阶段是将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%~75%，使燃料先在缺氧条件下燃烧。此时一级燃烧区内的过量空气系数小于1，如此既降低了燃烧温度和速度，同时使该区域处于还原性气氛，从而降低了NOX在该区域的生产量。为了完全燃烧所需的其余空气通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA（Over Fire Air）—称为“火上风”喷口进入炉膛，与第一级燃烧区在贫氧燃烧条件下产生的烟气混合，再过两空气系数大于1的条件下完成全部燃烧过程。一般控制一级燃烧区内的过量空气系数不小于0.7。该方法的技术关键在于火上风喷口的位置确定，一般需通过试验确定。该方法不仅适应于新设计的锅炉，还适宜于锅炉的改造。该方法投资少，见效快，采用该法一般可使NOX的排放量减少15%~50%[13]。
（3） 烟气再循环
在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉膛，这样既降低了燃烧温度，也降低了氧气浓度，因而可以降低NOX的排放浓度。在大型锅炉中，一般采用空气烟气混合器，把烟气向燃烧空气混合后送入炉膛。烟气再循环法对NOX的减排效果与燃料种类和烟气再循环率（通常把再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比，称为烟气再循环率）有关。当烟气再循环率为15%~20%时，煤粉炉的NOX排放浓度可降低25%左右。理论上，随烟气再循环率的增大，NOX的降低率也增大，但烟气再循环率的增大是有限度的，再循环烟气量的增大会使燃烧趋于不稳定，而且使不完全燃烧热损失增加，故电站锅炉的烟气再循环率一般控制在10%~20%左右[14]。另外，采用烟气再循环时要加装再循环风机、烟道，以及场地，从而投资增加，其系统也变得复杂。
（4） 低NOX燃烧器
将上述的空气分级及燃料分级原理应用于燃烧器设计，尽可能的降低着火区的氧浓度和温度，从而达到控制NOX生产量的目的，这类特殊设计的燃烧器就是低NOX燃烧器。此类燃烧器种类很多，一般可降低NOX排放浓度30%~60%左右。
1.4.2.2 炉膛喷射脱销
炉膛喷射脱销实际上是在炉膛上不喷射某种物质，使其在一定的温度条件下还原已经生成的NOX，以降低NOX排放量。它包括喷水、喷二次燃料和喷氨等。
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