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电站锅炉、工业锅炉、焚烧炉、燃气轮机等的烟气会向环境排放NO和NO2等氮氧化物（通称为"NOX"），氮氧化物（NOX）是造成大气污染的主要污染物，目前国内65%的NOX是燃煤产生的，而我国又是最大的煤炭生产国和消费国，因NOX对人体有害、引发酸雨、并且是光化学烟雾的重要产生原因，据专家预测，如不采取有效措施，随着工业的发展在未来5-10年内NOX的排放将超过SO2而成为第一大酸性污染物。清华大学热能动力工程与热科学重点实验室在SCR方面的研究始于2000年，主要针对飞灰为载体的SCR催化剂展开研究，并获得了一定的研究进展。NOX的排放受到越来越严格的限制，现有控制NOX排放的技术主要有三种：
1、分级燃烧，实施方式包括低NOX燃烧器（LNB）和燃料再燃。但分级燃烧技术对NOX的生成和排放控制有一定限度，LNB一般只有30-50%的效率，再燃的效率约为50-60%，单采用分级燃烧难以达到NOX的排放控制标准。腐蚀和堵灰。V2O5 含量越高,脱硝效率越高,但 SO2 向 SO3 的转换率也会越高,空预器的腐蚀和堵灰风险就越大。2、选择性催化还原（SCR），即在催化剂表面、通过氨或尿素等含氮还原剂（N-agent）来还原NOX。一般SCR系统安装在420℃左右的烟气温度范围。虽然SCR系统能相对容易地实现80-90%的NOX降低率，但此方法存在的缺点是：需要设置催化剂反映塔、催化剂费用高、烟气中导致催化剂失效的因素较多，燃煤时催化剂的使用寿命仅约为四年，而且失效的催化剂是危险固废。池州余热锅炉超低排放总包公司年来，我国通过自主研发和引进、消化吸收、再创新，烟气脱硫产业化取得了重大进展，国产化能力基本可以满足“十一五”时期减排二氧化硫的需要。 一、火电厂烟气脱硫产业化取得重大进展 2005年底，我国建成投产的烟气脱硫机组容量由2000年的500万千瓦上升到二、存在的主要问题 （一）烟气脱硫技术自主创新能力仍较低。截止目前，我国只有少数脱硫公司拥有30万千瓦及以上机组自主知识产权的烟气脱硫技术，大多数脱硫公司仍需采用国外技术，而且消化吸收、再创新能力较弱。
目前，国内外已开发出很多种NOX的脱除工艺，在各种NOX脱除工艺中，燃煤锅炉采用M型NOX低燃烧器及M型炉内燃烧脱NOX相结合的方法，可用于炉内主燃烧器燃烧区，未燃烧燃料和还原区，完全燃烧区，高温区和中温区脱除NOX，且能耐受烟气中氧量升高，脱NOX还原剂泄露少的炉内脱NOX新技术。具有不改变锅炉原有结构、无需巨额的前期改造资金、不改变现行的锅炉操作方式、无需占用大量的场地，占地面积小、脱NOX成本低、设施简单等优点，尤其适合老旧电厂进行脱NOX技术改造。实验数据表明，炉内脱NOX效率≥80%。（1）热段/高灰布置：反应器布置在空气预热器前温度为350℃左右的位置，此时烟气中所含有的全部飞灰和SO2均通过催化剂反应器，反应器的工作条件是在"不干净"的高尘烟气中。由于这种布置方案的烟气温度在300～400℃的范围内，适合于多数催化剂的反应温度，因而它被广泛采用。该技术可达到较高的脱NOX效率而不需要昂贵的催化剂，比采用选择性催化还原法（SCR）和非催化性还原法（SNCR）技术的投资节省50%-70%，运行和维护费用节省60%-75%，脱NOX工艺简单，性能优越，省去了还原剂氨尿素及铵盐的添加，解决了催化剂堵塞和老化失效更换的问题，节约了大量的资源。(1) 气相反应法包括3 类:M型低NOX燃烧器与M型炉内燃烧脱NOX相结合的脱NOX方法，是一种无需大的设备投入，不用催化剂和免除还原剂氨泄漏，设备投资少，可用于炉内高温区和中温区脱除NOX且能耐受烟气中氧量升高、脱NOX还原剂泄露少的M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX相结合的炉内脱NOX技术方法。
一、NOX炉内燃烧控制技术
某燃煤电厂3台600MW燃烧锅炉辐射再热式、超临界压力、变压运行直流燃煤锅炉，额定蒸发量为1950t/h。炉内脱NOX系统采用M型低NOX燃烧器和M炉内燃烧脱NOX2部分组成。
当一次风的空气/煤粉比值在0-Cmax之间时，NOX的产生量随空气/煤粉比的增加而增大；在空气/煤粉比接近Cmax时（煤中挥发性物质完全燃烧所需要的理论空气量与煤粉量之比），NOX的产生量出现最高值；当空气/煤粉比在Cmax-Cmin之间时，NOX的生产量随空气/煤粉比的增加而减少；在空气/煤粉比接近Cmin时（煤粉完全燃烧所需要的理论空气量与煤粉量之比），NOX的产生量达到最低值；当一次风的空气/煤粉比＞Cmin，NOX的产生量随空气/煤粉比的增加而急剧增加。从事焦化行业余热回收、脱硫脱硝工程的总承包公司必须是具有法人资格的具有专利技术的公司。由于工程涉及的配套产品较多，所以，总承包公司一定要有集成创新技术，要有方案设计、融合创新能力、总装能力、运营能力。建议建立国家鼓励的余热回收及脱硫脱硝工艺设备名录制度，引导产业和技术的良性发展。依托国家实施环保技术管理体系建设工程，增强集成创新能力，在相关工艺设备方面实行优胜劣汰。通过发布国家鼓励或者限制发展的余热回收与脱硫脱硝装备目录，筛选推广质量较好设备，发展相关产业链。
一般情况下，一次风的空气/煤粉比在C0附近，有时可能达到Cmax，这主要决定于干燥煤粉和输粉的条件。政策效应不断释放因此，采用一次风不分股的低M型NOX燃烧器时，燃料燃烧所生成的NOX相当于（NOX）C0，NOX的生成量就有可能接近峰值；如果减少一次风的量，控制一次风的空气/煤粉比在较低水平，使煤粉在浓燃料条件下燃烧，虽然可以降低NOX的生成量，维持稳定燃烧，但飞灰中的未燃碳将很高。氮氧化物NOx可用燃烧前、燃烧中和燃烧后的方法脱氮。燃烧前脱氮是对燃料(主要是煤) 进行脱氮处理,其成本较高,也较困难,该项技术尚待进一步研究。现在用得较多的是煤在燃烧中和燃烧后脱氮。反之，如果增加一次风量，将一次风的空气/煤粉比控制在较高水平，使煤粉在稀燃料条件下燃烧，虽然可以减少NOX的生成量和飞灰中的未燃碳，但燃烧不稳定。池州余热锅炉超低排放总包公司
为解决类似矛盾，在一次风不分股的SGR型低NOX燃烧器的基础上，研制了M型低NOX燃烧器，将一次风分成浓燃料和稀燃料2股，其一次风的空气/煤粉比与NOX的生成量的关系亦如图1所示。??? 湿法烟气脱硫工艺是目前脱硫率最高的FGD技术，一般在Ca/S为1.05左右，脱硫效率达到90%以上。湿法工艺包括了许多不同类型的工艺流程，但是使用最多的还是以石灰石作为吸收剂的石灰石/石灰——石膏烟气碚硫工艺。根据吸收塔的型式不同，石灰石/石灰——石膏工艺又可分为三类：逆流喷淋塔，顺流填料塔和喷射流泡反应器。 浓燃料燃烧的空气/煤粉比在C1附近，生成的NOX为（NOX）c1；稀燃料燃烧的空气/煤粉比在C2附近，生成的NOX为（NOX）c2；一次风与粉煤燃烧生成的总NOX相当于（NOX）PM；SGR型低NOX燃烧器生成的NOX为（NOX）c0，显然，（NOX）PM＜（NOX）c0，由于浓燃料燃烧时的粉煤浓度大、着火温度低，产生了易于着火的粉煤气流，同时，浓相煤粉着火后产生集中的火焰，提供了稀相煤粉气流的着火能量，既提高了着火的稳定性，又降低了飞灰中的未燃碳。池州余热锅炉超低排放总包公司最后还有一个难题就是脱硫脱硝后的副产物的处理问题。尤其是焦化脱硝，由于烟气中的氮氧化物含量大，氮氧化物中主要含有一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮的含量占90%左右，脱除难度比较大。而一氧化氮难溶于水，如果采用湿法脱除，必须通过加入氧化剂将其氧化成溶解性较高的二氧化氮等高价氮氧化物，然后通过洗涤等方式进行脱除。
（1）工作原理
锅炉燃烧所产生的烟气，大约95%的NOX是NO。在炉膛内，NO有可能发生2种截然相反的化学反应：a在较低的反应温度和较高浓度O2的条件下，NO与O2发生氧化反应，生成NOX。b在较高的反应温度和较低浓度O2的条件下，NO与煤炭发生还原反应，生成无害的N2。催化剂选型主要因素在发生NO还原反应的同时，由于空气量不足，将造成烟气中的碳氢化合物和CO等可燃性物质增加。池州余热锅炉超低排放总包公司旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺 在这种情况下，应当在NO还原反应的下游区域，焦化行业的一位资深专家在接受记者采访时说，旧标准的适用范围为机械化炼焦炉和非机械化炼焦炉，但目前土焦和改良焦等非机械化焦炉已全部被取缔，捣固式热回收焦炉等新炉型应运而生;限于此前的污染控制水平，旧标准仅规定了气、水污染物的部分排放限值，未涵盖焦炭生产的全过程，也未对噪声和固废排放提出管理要求，这制约了先进污染治理技术的推广应用。分级供给燃料完全燃烧所需要的空气量，使得燃烧完全燃烧。
M炉内燃烧脱NOX法的基本原理如图3所示。燃料燃烧所需要的空气通过燃烧器喷嘴（MB）、然尽风喷嘴（OFA）和增量风喷嘴（AA）分3次在3个不同的燃烧区域供给，在炉膛内形成1.主燃烧气燃烧区2.未燃烧燃料和还原区3.完全燃烧区等3个不同的燃烧区或使得燃烧在3个不同的空气/燃料区域内完成，以实现空气的分级燃烧，延长完全燃烧的时间，降低炉膛温度水平，从而有效的抑制NOX产生，并保证燃料的完全燃烧。SCR的其它辅助设备和装置主要包括SCR反应器的入口和出口的管路系统，SCR的旁路管路，吹灰装置，省煤器旁路管路系统，以及增加脱硝装置后需要升级或更换的尾部引风机。
3、燃烧过程
如图3所示，M炉内燃烧脱NOX在各个燃烧区域的燃烧过程如下：
（1）主燃烧器燃烧区。在该区域，煤粉分成浓相燃料和稀相燃料2股，分别通过浓相燃料喷嘴和稀相燃料喷嘴由一次风送入燃料室，并与二次风在喷燃器口混合入炉燃烧，由于此燃烧区域内空气/燃料比较小，燃料供养不足、炉温较低，不仅减少了燃料型NOX的生成量，而且很少生成热力型NOX。其主要化学反映为：低NOx燃烧技术是利用改变燃烧条件和燃烧方法来控制NOx产生及减少燃料中N 向NOx的转化率。
CnHm+O2→CO2+H2O （1）
N+O2→NO （2）
（2）未燃烧燃料和还原区。当燃烧着的气粉流与燃尽风喷嘴（OFA）供给的燃尽风相遇时，燃烧进入未燃烧燃料和还原区域。在此区域内，燃料因接触到补充的空气而进一步燃烧，炉温相对升高，同时，煤炭参与燃烧。由于此区域内空气/燃料比刚刚接近于燃烧所需要的理论空气量，燃料供氧仍然不足，煤炭的还原能力很强，部分NOX被还原，因此，实际生成的NOX反而减少。主要化学反应为：
CnHm+O2→H2+CO+Cn′Hm′ （3）
Cn′Hm′+NO→Nhi+N2+Cn′′Hm′′ （4）
（3）完全燃烧区。在炉膛上部，通过增量风喷嘴（AA）将燃料燃烧所需要的过量空气送入炉膛，形成完全燃烧区。在该区域内，由于过量空气的存在，保证了煤粉的完全燃烧及锅炉的效率，将飞灰的含碳量控制在合理的范围内。3、选择性非催化还原法（SNCR），在高温段将还原剂喷入从而将NOX还原为分子态的氮，现有技术中常用的还原剂是氨和尿素，此时SNCR只在一个很狭窄的温度范围内（氨：900-1100℃;尿素：900-1500℃）有效。温度更高的条件下，还原剂本身被氧化成NO；而低于最佳反映温度时，选择性还原反应速度很慢从而造成未反应的还原剂泄漏（如氨泄漏）。而且在现有的燃烧系统中，最佳温度范围（即通常被称为"温度窗口"）可能随时燃烧工况的变化（如锅炉负荷的变动）和烟道内较大的温度梯度的变化而发生改变，这给还原剂的喷射位置的确定带来了很大的困难。除温度窗口外，影响SNCR的效果的因素还有烟气中的氧量等。同时，由于过量空气的存在烟气中存在的过剩氧气与游离氮结合生成部分NOX。空预器堵塞 但是，此时燃烧温度已降低，NOX的生成量是有限的。池州余热锅炉超低排放总包公司主要化学反应为：
Cn′′Hm′′+ O2→CO2+H2O （5）
Cn′Hm′+O2→CO2+H2O （6）
CO+H2+O2→CO2+H2O （7）
Nhi+ O2→NO+N2 （8）
3、技术特点
（1）对燃料的适应性强，适用于煤、油、汽等燃料：
（2）不增加机组运行费用，不用触媒，也不需要喷氨；
（3）不增加新的环境污染物；2、 烟气中飞灰颗粒尺寸
（4）锅炉效率和烟气量不发生变化；
（5）锅炉运行状况好，燃烧稳定，能保证锅炉的安全运行；
（6）脱NOX效率高，最高可达50%；
二、M型炉内燃烧脱NOX法的运行与控制效果
某燃煤厂1~3号机组600MW燃煤锅炉采用双炉膛、双火球设计，同时采用M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX法控制NOX。在绝大多数锅炉的烟气中，NO2仅占NOX总量的一小部分，因此NO2的影响并不显著。每台炉有5层，每层布置8只，共40只，M型低NOX燃烧器，16只油燃烧器。每台锅炉共设计80个一次风喷嘴、24个二次风喷嘴、16个带油枪的二次风喷嘴、8个燃尽风喷嘴（OFA）/24个增量风喷嘴(AA),以实现空气的分级燃烧，有效地抑制NOX的产生，同时保证燃料的完全燃烧。8.SCR在催化剂的作用下，部分SO2会转化成SO3，而SNCR没有这个问题。1~3号锅炉实际运行中NOX排放质量浓度、锅炉效率、飞灰中未燃烧质量分数、省煤器出口CO、省煤器出口氧量等的测试结果见表1.
据调查，我国燃煤电厂中采用常规燃烧器的固态排渣锅炉中的NOX排放质量浓度一般在600~1200mg/m3之间；而采用低NOX燃烧器的固态排渣锅炉中，NOX的排放质量浓度一般在400~500mg/m3之间。2）氨的蒸发并与预混空气相混合；据介绍，单独采用M型低NOX燃烧器，可以将NOX的排放质量浓度控制在410mg/m3以内；采用M型炉内燃烧脱NOX法，其脱NOX效率最高可达50%。随着国内社会经济的发展、科技的进步，人民们生活水平的日益改善，社会对环境的重视达到了空前的高度。在国家能源环保政策的鼓励下，烟气脱硝装置继脱硫装置后成为了电厂建设的不可或缺的组成部分。这对我国的电力事业的发展包括设计、运行和维护等提出了新的要求。若同时采用M型低NOX燃烧器和M炉内燃烧脱NOX相结合的方法，可以将锅炉排烟中的NOX排放质量浓度控制在308mg/m3以下， 半干法脱硫工艺的特点是，反应在气、固、液三相中进行，利用烟气显热蒸发吸收液中的水分，使最终产物为干粉状，脱硫废渣一般抛弃处理。喷雾干燥法属于半干法脱硫工艺，该工艺利用石灰石浆液作吸收剂，以细雾滴喷入反应器与SO2边反应边干燥。在反应器出口，随着水分的蒸发，形成干的混合颗粒物。该法可脱除70 %～95%的SO2。另外由于喷雾干燥法的操作是在近似绝热饱和温度下进行的，为使喷雾干燥器稳定运行，要求控制吸收液的加入量，这使操作变得较为困难。表1的结果表明：同时采用M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX相结合的方法，锅炉烟气中NOX的质量浓度在250~300mg/m3之间，不仅达到锅炉设计的NOX<308mg/m3的性能保证值，而且远低于采用常规燃烧器或仅采用低NOX燃烧器的固态排渣锅炉的排放水平。2.3 SCR反应系统的布置方式其NOX排放浓度仅相当于《火电厂大气污染排放标准》（GB13223-1996）规定值的38.46%~46.15%。具有十分显著的NOX控制效果。池州余热锅炉超低排放总包公司石灰或石灰石
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