1、1. 绪论绪论 环境与发展是人类社会长期面临的一个主题，其中利用煤、石油和天然气等 化石能源引起的诸多环境问题已成为社会和经济发展的一个制约因素, 引起了 人们的广泛关注。 大气环境是人类赖以生存的可贵资源，大气环境资源的破坏 是一种不可逆的过程， 恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气 污染付出更多的经济代价。众所周知，氮氧化物是大气污染的主要物质，随着汽 车用量的大幅度增加，以及锅炉等设备的尾气排放，氮氧化物的污染已成为环境 治理的一个重要课题。 特别是中国是当今世界上几乎唯一以煤为初级能源的经济 大国，也是以燃煤发电为主的发展中国家，与发达国家相比，经济发展水平还有 很大差距
2、，环保技术的发展处于落后状态。煤的燃烧造成了严重的空气污染，特 别是燃煤烟气中的 NOx，对大气的污染即成为一个不容忽视的重要问题。氮氧化 物 NOx是燃煤电厂烟气排放三大有害物（SO2，NOx及总悬浮颗粒物 TSP）之一。 从污染角度考虑的氮氧化物主要是 NO 和 NO2，统称为NOx。在绝大多数燃烧方 式下，主要成分是 NO，约占 NOx的 90多。NO 是无色、无刺激气味的不活泼 气体， 在大气中的 NO 会迅速被氧化成NO2。 NO2是棕红色有刺激性臭味的气体。 NOx可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人 士如哮喘病患者，较易受二氧化氮影响。 我国是世界上
3、最大的煤炭生产国和消费国，目前煤炭占我国能源需求总量 的 75%左右，大大超出了 27%的世界平均水平。这样的能源构成在今后相当长 的时期内不会改变，预计到 2020 年煤在我国一次能源消费中的比例可能下降到 67%。但就消费总量而言，将从现在的 12 亿吨增长到 31 亿吨。煤燃烧对我国生 态环境造成了严重的破坏，煤燃烧所释放的 SO2占到总排放的 87%，CO2占到 71%，NOx占到 67%，粉尘占到 60%，燃煤产生的污染严重制约了我国能源工业 乃至整个国民经济持续发展。氮氧化物（NOx）是造成大气污染的主要污染源之 一，它除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，危害人类健康。
4、电 站锅炉是集中的燃煤大户，其 NOx排放量大且相对集中,较其他分散的燃煤用户 较易控制，可以大幅度减少 NOx排放，为此国家环保局于 1996 年 3 月 7 日颁布 了火电厂大气污染物排放标准 （GB13223-1996） ，明确规定 1997 年 1 月 1 日 起环境影响报告书待审查批准的新、扩、改建火电厂 300MW 及以上机组固态排 2 渣煤粉炉 NOx排放量不得超过 650mg/m3。北京市明确要求所有在京电站锅炉必 须采用低 NOx燃烧器，使其 NOx排放低于 550mg/m3，对电站锅炉 NOx排放实行 更严格限制的新国家标准也在酝酿之中。我国现役煤粉锅炉的 NOx排放为 6
5、001200mg/m3（固态排渣煤粉炉） ，对于新建电站锅炉如果不采用低 NOx排放 技术，很难满足 NOx排放要求。现行排放标准虽然未涉及现役锅炉，但随着环 保要求的不断提高，现役锅炉对低 NOx排放技术也存在巨大的需求。因此开发 经济技术可行的低 NOx排放技术具有重要的意义 因此，寻找、研究降低烟气中氮氧化物排放量的科技工作已成为一件为国为 民的大事。 3 2氮氧化物的来源及危害氮氧化物的来源及危害 2.1 来源来源 大气中 NOx的来源主要有两方面。一方面是由自然界中的固氮菌，雷电等自 然过程所产生，每年约生成 5 108t。人类活动所产生的 NOx多集中于城市，工 业区等人口稠密地区
6、，因而危害较大。在人为产生的 NOx中，由燃料高温燃烧 产生的占 90%以上，其次是化工生产中的硝酸产生，消化过程，炸药产生和金属 表面硝酸处理等。从燃烧系统中排出的氮氧化物 95%以上是 NO，其余的主要是 NO2，因此，估算氮氧化物的排放时都按 NO2计。 据统计，1998 年中国与能源消费相关的部分共排放氮氧化物 11.18 106t，其 中电部门排放 4.23 106t，占 37.9%;工业部门排放 4.59 106t,占 41.0%；交通运输 排放约为 1.45 106t，占 13.0%。若按燃料类型统计，72.3%的 NOX源自煤燃烧， 18.7%源自各种油品燃烧，7.3%源自焦炭使用过程。氮氧化物的排放系数受多种 因素影响，表 1.1 列出了部分污染源未采取控制措施时的平均排放系数。 表 1.1 NOX排放系数 污染源污染源 平均排放系平均排放系数数 煤煤 民用（包括商业）民用（包括商业） 工业及电力工业及电力 4kg/t 煤煤 718.5kg/t 煤煤 燃料油燃料油 民用（包括商业）民用（包括商业） 工业工业 电力电力 1.48.6kg/100
