2009年8月iR起，廣東省環(huán)境保護局正式實施高于國標的《火電廠大氣污染物排放標準》，對氮氧化物排放濃度限值做了新要求。某廠200MW機組屬于第1時段（1996年12月31日前投產(chǎn)），氮氧化物排放濃度限值為800mg/m3。加上廣東省電網(wǎng)已實行節(jié)能發(fā)電調(diào)度排序，污染物排放越少，調(diào)度排序越靠前。從經(jīng)濟性考慮，為了少繳納排污費，減少被調(diào)峰次數(shù)，對在役200MW機組鍋爐采取一定的低氮燃燒措施越來越引起各方重視。
1、低氮燃燒理論基礎(chǔ)
    氮氧化物NOx是燃煤電廠煙氣排放三大有害物(S02，NOx及總懸浮顆粒物TSP)之一。從污染角度考慮的氮氧化物主要是NO和N02，統(tǒng)稱為NOx。隨著我國對SO：治理工作地不斷深入，NOx可能取代S02成為我國大氣酸性降雨的主要污染源。在絕大多數(shù)燃燒方式下，主要成分是NO，約占NOx的90%多。NO是無色、無刺激氣味的不活潑氣體，在大氣中的NO會迅速被氧化成N02。NO2是棕紅色有刺激性臭味的氣體。NOx可刺激肺部，使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統(tǒng)疾病，呼吸系統(tǒng)有問題的人士如哮喘病患者，較易受二氧化氮影響，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1.1氦氧化物生成原理及其影響因素
   燃煤鍋爐生成的氮氧化物(NOx)主要是NO和少量的NO:，NO占有90qo以上，N02占5—10%。對于煤粉爐(爐內(nèi)溫度低于2000K)，NOx生成類型有3種：燃料型最多，約占總量75—80%；熱力型次之；快速型最少，不作討論。
    (1)燃料型NOx，是燃料中的氮化合物在燃燒過程中發(fā)生熱分解，并進一步氧化生成的（同時還伴隨NO的還原反應(yīng)）。影響燃料型NOx生成的因素主要是煤質(zhì)（含氮量、揮發(fā)分、燃料比等）與燃燒設(shè)備運行參數(shù)兩方面的因素。鍋爐燃燒運行方面的因素主要是燃燒區(qū)的氧濃度（即過量空氣系數(shù)a）和火焰溫度等。a越高，煙氣中氧含量越高。研究表明，燃料型NOx生成速率與燃燒區(qū)的氧氣濃度的平方成正比。
    (2)在高溫環(huán)境下，由空氣中的氮氧化生成的NOx稱為熱力型。熱力型NOx主要的影響因素是溫度和反應(yīng)環(huán)境中的氧濃度。溫度對生成速率的影響呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系(正比于t-o.s)。在1350C以下時，熱力型NOx生成量很少，但隨著溫度的升高，NOx生成量迅速增加，當溫度達到1600℃時，熟力型NO。生成量可占爐內(nèi)NOx生成總量的25～30%。研究表明，熱力型NOx生成速率與氧濃度的平方根成正比。陣低火焰峰值溫度，降低最高溫度區(qū)域的局部氧濃度，降低燃料在最高溫度區(qū)域的停留時間，是抑制熱力型NOx生成的基本策略。
1.2低氮燃燒技術(shù)簡介
    氮氧化物控制技術(shù)可分為兩大類，即燃燒中控制技術(shù)和燃燒后控制技術(shù)。出于200MW脫硝成本考慮，這里只介紹幾種常用的燃燒中控制技術(shù)：
1.2.1低NOx燃燒器
    低NOx燃燒器是根據(jù)NOx的形成機理，通過特殊設(shè)計的燃燒器結(jié)構(gòu)，以及通過改變?nèi)紵�器的風煤比例，可以將空氣分級、燃料分級和煙氣再循環(huán)降低NOx濃度的原理應(yīng)用于燃燒器，以盡可能地降低著火區(qū)氧的濃度，適當降低著火區(qū)的溫度，達到最大限度地抑制NOx生成的目的。因此，低NOx燃燒器不僅要能保證煤粉著火和燃燒的需要，而且要能有效地抑制NOx的生成。根據(jù)所采取的措施的不同，各種不同類型的低NOx燃燒器可以達到的NOx降低率一般在30~60%。一般低NOx燃燒器可使煙氣中的NOx減少48%左右，加上分級燃燒后，總的NOx可減少68%左右。低NOx燃燒器不僅能保證煤粉著火和燃燒的需要，并且能有效地抑制NOx的生成。由于低NOx燃燒器能在煤粉的著火階段就抑制NOx的生成，可以達到更低的NOx排放量，因此低NOx燃燒器得到了廣泛的開發(fā)和利用。
1.2.2空氣分級燃燒
    空氣分級燃燒法是目前使用最為普遍的低NOx燃燒技術(shù)之一�？諝夥旨壢紵�的基本原理為：將燃燒所需的空氣量分成兩級送入，使第一級燃燒區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)在0,8左右，燃料先在缺氧的富燃料條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，因而抑制了熱力型NOx的生成。同時，燃燒生成的CO與NO進行還原反應(yīng)，以及燃料N分解成中間產(chǎn)物（如NH、CN、HCN和NH3等）相互作用或與NO還原分解，抑制了燃料型NOx的生成。在二級燃燒區(qū)內(nèi)，將燃燒用的空氣的剩余部分以二次空氣輸入，成為富氧燃燒區(qū)。此時空氣量雖多，一些中間產(chǎn)物被氧化生成NO。但因火焰溫度低，生成量不大，因而總的NOx生成量是降低的，最終空氣分級燃燒可使NOx生成量降低30—40qo。當采用空氣分級燃燒后，火焰溫度峰值明顯比不采用空氣分級燃燒時降低，故熱力型NOx降低。燃燼風(OFA)是燃燒室內(nèi)空氣分級燃燒的一種基本形式。
1.2.3燃料再燃技術(shù)
    即利用碳氫化合物降低NOx排放。早期實驗發(fā)現(xiàn)，將甲烷(CH4)在主燃燒區(qū)的下游（緊貼主燃燒區(qū)的地方）作為燃料噴入的話，可以使NOx的排放降低50%。
    此外，還有煙氣再循環(huán)、低過量空氣燃燒、濃淡偏差燃燒等技術(shù)。
2、低氮燃燒改造實例
    此外，廣州某電廠2臺300MW機組配套SC -1025/16.7 -M313UP型直流燃煤鍋爐，采用空氣分級、結(jié)合二次風燃燒器偏轉(zhuǎn)技術(shù)，對燃燒系統(tǒng)進行改造。改造后．NOx排放濃度由850.37mg／m3下降到437.5mg/m3，降低了48.55%。改造前，年均排放氮氧化物10800t，繳納排污費640萬元。改造后，年節(jié)約排污費252萬元。改造總費用為655.51萬元，約2年7個月收回改造投資。
3、低氮燃燒調(diào)整方法
3.1某廠200MW機組鍋爐設(shè)備簡介
    某廠的1、2、3號火力發(fā)電機組配套鍋爐均由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)，于上世紀八十年代末投產(chǎn)，型號為HC-670/140-13型超高壓參數(shù)帶一次中間再熱單汽包自然循環(huán)鍋爐，π型布置，四角切圓燃燒，設(shè)計煤種為山西混煤，固態(tài)排渣。制粉采用中速鋼球磨，正壓直吹式系統(tǒng)。四角布置直流式燃燒器，配風方式如下表：
    2009年度氮氧化物排放量約1.65g/kWh，按照每排放lkg氮氧化物繳納0.63元排污費計算，是筆不小的開支．
3.2調(diào)整方法
    (1)不改造現(xiàn)有設(shè)備。合理配煤使煤種含氮量降低，使用低過量空氣燃燒技術(shù)，可以在一定程度上降低NOx捧放。
    有文獻指出，對固態(tài)排渣爐而言，有80%的NOx是由燃料中的氮生成的。某廠的設(shè)計煤種應(yīng)用基氮為0.91%，現(xiàn)階段經(jīng)常燃燒的神華煤約為0.7%，印尼煤約為0.77%，應(yīng)盡量使用含氮量低的單一煤種作為燃料，或通過配煤降低燃料氮含量，以減少煙氣捧放中的氮氧化物。
    此外，在維持負荷、配風、磨煤機組合不變的前提下，調(diào)整過量空氣系數(shù)也是一種可行的方法。這是由于過量空氣系數(shù)降低，則燃燒區(qū)域氧量降低，顱內(nèi)燃燒溫度降低，熱力NOx生成量減步：同時，燃燒區(qū)域氧濃度的降低也減少了燃料中氮的中間產(chǎn)物與氧反應(yīng)的可能性，燃料NOx的生成量隨之減少，所以總的NOx排放量減少。但是，隨著入爐總風量的降低，飛灰可燃物顯著上升，燃燒效率也降低了。兩方面因素綜合考慮，需要在一個有限范圍內(nèi)多次試驗，精心調(diào)整，才能找到一個既降低NOx排放又不影響鍋爐效率的合理過量空氣系數(shù)。
    (2)改造現(xiàn)有設(shè)備。在200MW機組上試驗成功的低氮改造方案眾多，其中一些改造方案能兼顧200MW機組被調(diào)峰時的低負荷條件下穩(wěn)燃要求和低氮排放要求，一舉兩得。下面舉一改造實例，以測試數(shù)據(jù)說明調(diào)整方法。
    一臺200MW發(fā)電機組配套的670t/h鍋爐，原設(shè)計煤種是貧煤，四角切圓燃燒，燃燒器配風為一次風集中布置，采用上下兩組，自上而下分別為三、二、一、一、二，油配風器、二、一、一、二。現(xiàn)采用優(yōu)質(zhì)煙煤，對燃燒器進行改造，采用均等配風燃燒器，配風方式自上而下改為三、二、一、二、一、二、油配風器、二、一、二、一、二。通過燃燒調(diào)整試驗，鍋爐性能試驗和污染物排放試驗，考察改造后運行工況對NOx排放濃度的影響：
    鍋爐負荷：鍋爐負荷變化范圍均為90~200MW，燃用三種不同的煤種，NOx排放濃度均隨負荷升高而增加。鍋爐負荷提高，爐內(nèi)燃燒溫度提高，會生成更多的NOx;而同時，氧量減少，NOx隨之減少。從試驗數(shù)據(jù)看，氧量的影響不及溫度，兩種因素同時作用的結(jié)果是NOx增加。
    熱風溫度：熱風溫度由307℃增加到331C，排放濃度由549mg/m3提高到652mg，m3。爐內(nèi)溫度提高，著火提前，揮發(fā)性氮轉(zhuǎn)化為NOx，且熱力型NOx生成更多。故低溫燃燒較好。
    制粉系統(tǒng)投運：制粉系統(tǒng)通過三次風的不同配風運行方式左右NOx的生成。試驗數(shù)據(jù)證明制粉系統(tǒng)全投時，NOx排放最低。這是由于三次風投運時，其它配風尤其是二次風會相應(yīng)減少，相當于增加燃盡風或分級燃燒。且三次風溫度較低，利于降低相應(yīng)區(qū)域溫度水平。
    燃燒器配風方式：試驗中，集中配風燃燒器NOx排放數(shù)據(jù)始終小于均等配風。因為集中配風使得燃燒前期煤粉濃度相對集中，形成缺氧燃燒，熱力型NOx不易生成，燃料型NOx易分解，己生成的部分NOx被還原。而均等配風相對無缺氧燃燒的效果。
    煤粉濃淡：改造前的一次風噴嘴為普通方形，改造后，其中兩層一次風噴嘴使用濃淡燃燒器。濃淡燃燒相當于燃燒前期煤粉濃縮，降低NOx排放的道理與上一條相同。
    以上是通過理論和實例得出的調(diào)整方法，煤粉鍋爐的NOx排放還與其它因素有關(guān)，如爐膛固有結(jié)構(gòu)決定的容積熱負荷、煤粉細度等，但出于方案可行性、改造成本與效益考慮，就不再做過多論述。此外，一些文獻稱在線測量技術(shù)能更精確的進行燃燒調(diào)整，減輕了運行人員的調(diào)整操作強度，效果良好，值得關(guān)注。
    國家“十二·五”能源規(guī)劃中，將氮氧化物排放作為繼脫硫之后的下一個重點進行控制。對于目前仍在運行的200MW機組，綜合機組壽命、改造成本、施工難度、操作簡易性、維護成本等因素，及節(jié)能發(fā)電調(diào)度排序的影響，應(yīng)及早著手準備脫氮實施方案，避免發(fā)生邊際效應(yīng)，讓200MW機組創(chuàng)造出更多、更久的經(jīng)濟效益，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。