第一章概论
成量越多；当过量空气系数水心早十工十不数大于1的条件下，燃
料挥发分越高，则NO，的生
发分迅速燃烧，在
局部氧量减少，不利华、。众分虽高，但NO.的生成量并不多，主要是择
的生成量并不多，主要是挥
的生成。当过量空气系数超过1.1时，转化率
基本稳定；当过量空气系数入二11
1时，转化率随
日本有学者对某些煤种进行试验研究和阳以散天真系数的减小而急剧下降。
分、过量空气系数、燃然根光口城验研究，得出经验公式，表达氮转化率与煤的氮分、挥发
度、氧的浓度之间的关系，即
转化率=
0.407-0.128WN.md 3.34?10-418.0。
式中W.a——燃料中氮的质量分数（干燥无灰基），%；
Vd燃料中挥发分的质量分数（干燥无灰基），%；
tmax燃烧温度，℃；
9o2——氧浓度（体积分数），%；
x——过量空气系数。
三、快速型NO。
所谓快速型NO。是与燃料型NO，缓慢反应速度相比较而言的，快速型NO，生成量受温度
影响不大，而与压力关系比较显著，且成0.5次方比例关系。
快速型NO，是1971年Fenimore通过实验发现的，当碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓
时，在反应区附近会快速生成NO。，其转化率取决于过程中空气过量条件和温度水平，由图
1-6可知，快速型NO.生成强度在通常炉温水平下是微不足道的，尤其是对于大型锅炉燃
料的燃烧更是如此。
一般认为，快速型NO.的产生过程与以下三个因素有关：
（1）燃烧过程中CH基团的形成及其浓度；
（2）CH基团与N2分子反应生成氮化物的速率；
（3）氮化物之间的相互转化率。
其4C出基团与下4的反应是决定全过程反应速率的控制环节，反应式为
CH N,→HCN N
为了确定N0.的生成浓度，理论计通好可用泽利多维高公式，裁达式为
Cvo.=K(Cv,Co,)12exp grr0
式中Co、Cc。一N0.M、0,的浓度，/m；
R——气体常数；
7—一温度，K；
K一系数，在0.023~0.069的范围内。
四、影响燃煤电站NO，生成的主要因素
氮，总体来看，燃料氮含批越高，则NO.
燃煤电站锅炉烟气中的NO.主要米自燃是电单集一高：、总，生成量也就随之政变。实际
的排般量也做运大。实验证明，燃料中氮
一严中有很多因素都会影响燃煤电站烟气
件的影响，也有锅炉负荷的影响。
在燃料过量（过量空气系数小手1）的情况
下、随着氧浓度的升高，热力型NO，生成量增
大，在过量室气系数等于或大于1时达到成
值；随着过量空气系数的增大，O，浓度过高时，然
由于存在过量氧对火焰的冷却作用，NO，生成值
着所降低。因此，有效控制燃烧过程中的氧浓度
和温度峰值是降低热力型NO，的有效措施。
燃料型NO，的生成机理非常复杂，它的生成
和破坏过程与燃料中氮受热分解后挥发分和在焦
处中的比例有关，随温度和氧分等燃烧条件的变
化而变化。当燃料进入炉膛受热后，通常含氮有
g第机物首先被分解成HCN和NH3，以及一些CN类
造最签气系。中间产物。它们随同挥发分释放出来，系列反应
图1-7过量空气系数、停留时间与使由此开始。在化合物中，若氮是芳环结合的，
热力型N0，生成量的关系副主要初始产物为HCN；当氮以胺的形式存在
初始产物主要是NH3。
燃料型NO，的生成量与火焰附近氧浓度密切相关，通常在过量空气系数小于1.4的条件
我化率随着0，浓度上升而量二次方曲线增大，这与热力型NO.，不同，燃料盟NO，生成
程的温度水平较低，且在初始阶段，温度影响明显，而在高于1400℃之后，即趋于稳定，
在实际燃烧过程中，由于局部的氧化还原气氛的不同，NO，既有生成的，又有被破坏
中间产物之间也会发生相互作用。锅炉燃烧初始产生的NO，并不等于排放的NO.。随着
烧条件和运行方式的改变，已生成的NO，有的又可能被还原。
实际燃烧中，并不是所有的燃料氮都会转化为NO，，其转化率与氮有机化合物的种类无
受温度影响很小，而与挥发分和过量空气系数有密切关系，可参见图1-8和图1-9。
1o0-
燃料含侧0.5%
燃料含10%
（3）重点地区燃煤火力发电机组排放浓度限值。
重点地区燃煤火力发电机组排放浓度限值应执行表1-3中规定的烟尘、二氧化硫、金
化物等污染物特别排放限值。重点地区是指根据环境保护工作的要求，在国土开发常度参
20
氮氧化物（以NO。计）
求及其化合物|全部0.03
第三节燃煤电站NO，的产生机理及其影响因素
燃烧过程中NO，的生成机理比S0,要复杂得多，烟气中NO。的浓度也不像S02那样可以
由煤的含硫量计算得出，NO.的生产量与燃烧方式特别是燃烧温度、过量空气系数和烟气在
炉内停留时间等因素密切相关，研究燃烧过程的NO。生成机理对有效抑制它的产生具有重要
意义。目前，燃煤电站按常规燃烧方式产生的NO，主要包括一氧化氮（NO）、二氧化氮
（NO,)及少量N2O等，其中NO占90%以上，NO2占5%~10%。因此，NO。的生成量与排
根据NO.生成机理，煤炭燃烧产生NO。的主要机理有以下三个方面：
（1）燃料型NO。（FuelNO。)，是由燃料中氮化物热分解产生的；
（2）快速型或瞬时型NO，（Prompt NO。)，是由空气中的N2与燃料中的碳氢离子团反应
（3）热力型NO。（Thermal NO,)，是由空气中N2在高温下氧化生成的。
燃烧过程中产生何种类型的NO。决定于燃料（组成和氮分含量）、锅炉（形式和运行条
件）等因素，常用化石燃料在一般锅炉工况下产生的NO，如图1-4所示（条件：无NO，减
排措施、燃煤采用干底对置炉、燃油采用蒸汽喷嘴、重油含氮1%、轻油含氮0.2%）。由图
1-4可见，锅炉燃煤产生的NO，以燃料型为主；燃用天然气时，以热力型为主；燃油时
情况介于两者之间，重油含氮量高，则燃料型NO.居多，轻油含氮量低，则热力型NO
对于燃煤电站烟气中NO，的生成，上述三种机理类型的NO，均有，燃煤电站燃烧过程
三种机理对NO，生成量的贡献如图1-5所示。由图1-5可以看出，在燃烧温度低
1500℃时，烟气中的NO.绝大多数属于燃料型的NO。，热力型和快速型的量相对较少，因
采取相关措施有效控制燃料型NO。的产生就能控制烟气中NO。的含量。下一节将对影响燃
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