摘要：NOX是大气污染物主要元凶之一，主要来源于燃料燃烧、化工厂污染和雷雨自然产生。受多种原因限制，火电厂仍然是我国发电主力，其NOX排放量始终居高不下，锅炉作为火电厂能源动力设备，是主要的NOX制造“元凶”。因此，本研究从火电厂锅炉调研为基础，对火电厂锅炉现状进行分析进而得出我国NOX排放与锅炉关系，为我国NOX排放控制提供参考，为火电厂绿色发电提供指导。
关键词：NOX；火电厂；锅炉调整
NOX是长期以来对大气造成严重威胁的主要污染物之一，不仅是酸雨的元凶对建筑造成迫害，而且对人类身体健康构成威胁，目前我国火电厂NOX的排放量居高不下，是污染物重要来源，因此控制火电厂NOX排放量面临着严峻的形势。燃烧煤炭作为NOX产生的原因，从控制及调整火电厂锅炉燃烧设施入手，贯彻响应节能减排号召，实现降低NOX的排放，做到绿色生产。
一、火电厂NOX控制成为必然
煤炭等燃料，通过锅炉燃烧，经历一系列复杂的物理化学反应将化学能转化为电能是火电厂发电的主要动力，燃料燃烧产生的NOX是大气污染物主凶之一，会导致部分区域形成恶劣的酸雨、臭氧臭氧层被破坏、光化学污染等环境污染，并且对于人类身体健康也是重要威胁，近年来频繁爆发的雾霾即PM2.5也与NOX有关。我国近年来主张节能减排，使用清洁能源，同时制定了火电厂和锅炉大气污染物的严格的排放标准，这一系列举措使得粉尘及二氧化硫减排方面取得了阶段性的成功；而雾霾污染的情况并没有得到有效缓解，因此NOX排放量仍面临严峻挑战。
我国目前仍然是以火力发电为主的发电结构，根据调查数据结果来看，我国火电厂动力能源消耗煤炭消耗超过全国煤炭消耗总量一半，而锅炉燃烧释放产生的大气污染物包括NOX占全国排放量40%及以上，在我国大力推行的低碳经济的发展趋势中，必须采取有效措施降低火电厂NOX排放量。
二、火电厂锅炉调整
火电厂的锅炉燃烧过程极其复杂，涉及一系列的物理化学反应，而由于燃料成分含量、电网负荷等因素的影响，对火电厂锅炉和机组的实际运行状态进行调整和优化是对锅炉的送煤系统、风力系统和给水参数等系统的优化调整或控制。
在世界环保组织对大气污染愈加重视、我国环保标准日益严格的情况下，火电厂不断采用新方法对动力设备进行改进。各个火电厂锅炉燃烧设施调整设备，使其具备低氮燃烧技术[1]及烟气脱硝设施，这是将NOX分两次进行分别控制，以此措施是低氮燃烧技术，而后对烟气脱硝做到尾端治理的二次措施。
火电厂锅炉燃烧产生NOX的机理复杂，火电机组、燃煤等差异较大，故无法运用常规使用的物料衡量法、排放绩效法对火电厂NOX排放量进行统计，因此我们采用实测为基础，经过综合分析确定NOX排放量，对比确定锅炉调整对NOX排放的影响。
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1、低氮燃烧技术
目前我国火电厂所使用的燃煤锅炉动力系统不尽相同，使用的燃料也有多种，但基本以无烟煤和贫煤为主，这种燃料不同、锅炉设备同自然导致燃料燃烧方式有所不同，所以必须基于具体情况对选用合适的低氮燃烧技术，将低氮燃烧技术与锅炉的具体设计、运行条件、系统参数相适应。并且在考虑降低NOX的排放量的同时还要保证动力设备满足火电厂发电要求，必须充分验证该技术对火焰稳定性、受热面结渣和腐蚀等方面的影响。
低氮燃烧技术是一种锅炉燃烧条件为切入点的火力控制技术，主要作用是通过控制空气、水等燃烧跳江降低NOX排放量。该技术主要包括以下几种低氧燃烧技术、燃料分级燃烧、空气分级燃烧、低氮燃烧器[2]。这几种低氮燃烧技术各有优缺点，在实际应用时通常是将几种技术组合使用，根据优化实验的结果表明，应用组合式低氮燃烧技术以后，NOX的排放浓度明显减低，可以减少30-50%。
以北京为例，北京作为我国首都，其形象的维持尤为重要，然而近年来，北京雾霾污染日益严重，因此对于环境治理尤为重视。鉴于燃气锅炉NOX排放量与燃烧器技术水平密切相关，在2005年至2008年期间燃烧器开始应用燃料分级燃烧技术， 锅炉NOX排放量控制在150mg/Nm3~200mg/Nm3，随着分级燃烧技术的逐渐成熟，2017年，锅炉NOX排放水平基本可控制90mg/Nm3以下。但部分地区的锅炉NOX排放量超过140mg/Nm3的锅炉占36%以上。
调查发现，燃用无烟煤和贫煤的锅炉机组使用低NOX燃烧技术与锅炉的效率有相抵触的地方，减排效果有限。以上技术的应用往往会产生燃烧效率的降低继而引发飞灰含碳量的提升。为达到日益严格的环保要求，还需对烟气采取脱硝处理，对NOX排放进行尾端治理。
2、烟气脱硝技术
我国运用烟气脱硝技术的火电厂基本以应用选择性催化还原法（SCR）为主[3]。SCR 技术优点有很多，可达95%的高脱硝效率，且运行稳定是其备受重用的原因，但也存在部分缺点，如投资运行成本高、占地大，以上原因导致火电厂运营成本增加。而选择性非催化还原法（SNCR）工艺占地小，投资费用相对较低，但脱硝效率相对较低，相对不易控制。而SCR与SNCR联合可以结合两者优势，脱硝效率达到95%。
调查得知，华能北京热电分公司的锅炉已成功应用SCR脱硝工艺降低NOX的排放，依据2009年该公司年末数据总结，我们发现采用煤粉再燃、低氧分级燃烧技术和SCR脱硝技术配合使用，可以有效控制锅炉NOX的产量，并且可以有效提高脱硝效率到90%。
2016年四川某火电厂燃煤机组进行改革，根据监测数据进行计算分析，发现在原有锅炉已采用低氮燃烧技术的基础上，增加SCR/SNCR联合脱硝技术可以在保证发电生产需求的基础上实现脱硝效率的大幅提升。
三、总结
本文从NOX的危害入手，结合目前我国火电厂锅炉使用特点，对火电厂动力设备调整与NOX排放关系进行阐述，在调研中我们发现火电厂锅炉NOX排放量可以从炉内调整和燃烧后炉外调整两方面进行控制，并且两种方式同时使用能大大提供NOX控制率。
参考文献:
[1]朱法华.火电 NOX排放现状与预测及控制对策[J].环境科学研究, 2003,16（1）：23-25.
[2]毕玉森.控制电厂锅炉 NOX排放的对策和建议[J]. 中国电力. 2004.
[3]李平.面向 21 世纪的烟气脱硫脱氮一体化工艺[J].化学世界, 2000（7）.
论文作者:李孟欣
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：火电厂论文; 锅炉论文; 排放量论文; 技术论文; 燃料论文; 烟气论文; 污染物论文; 《电力设备》2019年第6期论文;