新的鍋爐大氣污染物排放標準以氮氧化物控制為重點，提升了氮氧化物的排放要求，本市現(xiàn)有燃油、燃氣鍋爐需要進行低氮改造，改造路徑有：燃燒前：使用優(yōu)質燃料，減少燃料中的含氮量;(推薦）。燃燒中：使用低氮燃燒技術，控制燃燒溫度、氧量與時間，主要方法包括純氧燃燒，控溫技術(空氣分級、燃料分級、分散燃燒、煙氣內循環(huán)、煙氣外循環(huán)、空冷、水冷等);(推薦)。燃燒后：在煙氣排放后增加處理裝置，如尾部煙氣脫硝技術(SNCR,SCR)，AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術，生物質藻類捕獲技術等。

氮氧化物怎么來?

鍋爐是利用燃料化學能或其他能源的熱能，把水或其他工質加熱到一定參數的熱能轉換設備。鍋爐的分類有很多，根據工質、燃料、出口介質、本體結構、水循環(huán)、額定壓力、出廠形式等等，在《鍋爐大氣污染物排放標準》中，以燃料分類：燃油鍋爐、燃氣鍋爐和燃煤鍋爐劃分。

鍋爐的主要污染物包括顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等。其中NOx(氮氧化物)是造成城市中霧霾與臭氧的污染物中最重要的元兇之一，氮氧化物包括NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃燒過程中生成的氮氧化物，幾乎全是NO和NO2。煤炭、天然氣、重油等天然礦物燃料在燃燒過程生成的氮氧化物中，NO占90%左右，其余為NO2。

鍋爐污染排放中，氮氧化物污染產生的方式有三種：燃料型、熱力型和快速型。

燃料型NOx：生物質及煤等燃料本身含有氮元素，而這些氮元素在燃燒的過程中會從燃料中析出，在鍋爐內經過一系列的氧化反應，生成NOx。由于天燃氣中基本不含固定氮，在燃燒天然氣的鍋爐中，燃料型NOx可忽略不計。去除燃料型NOx可以采用爐內脫硝，或者尾氣脫硝方式解決。

熱力型NOx：熱力型NOx是燃燒時空氣中的氮(N2)和氧(O2)在高溫下生成氮氧化物。影響熱力型NOx的最主要因素是燃燒溫度，從氮(N2)和氧(O2)的反應式中可以看出一些端倪：

平衡常數Kp是生成物(NO)與反應物(N2與O2)的濃度(方程式系數冪次方)乘積比,Kp數值越大，則代表在其他條件不變的情況下，NO的生成量越高。當溫度低于1000K時(約700攝氏度)，Kp值非常小， NO在很低的濃度下，等式就已經達到了平衡，就算增加氮氣與氧氣的濃度，或者增加空氣與燃料的停留時間，NO的增加也非常有限，隨溫度升高氮氧化物迅速增加，溫度在1500℃附近變化時，溫度增100℃，反應速度將增6～7倍。

過剩的空氣/氧氣濃度：氧氣濃度越高，NOx的生成量就越大;以及空氣與燃料的混合時間：停留時間越長，NOx的生成量就越大。這兩點也是熱力型NOx產生的影響因素。

快速型NOx：在碳氫化合物燃燒時會分解出大量的CH，CH2，CH3和C2等離子團，它們會破壞燃燒空氣中N2分子的鍵而反應生成HCN，CN等，然后再被氧化成NOx，在三種途徑中，快速型NOx所占比例不到5%。

這是一張氮氧化物產生濃度、爐膛溫度以及對應產生類型的關系圖，燃料型與快速型產生量會隨溫度逐步增加，受溫度影響不大，而熱力型NOx在溫度超過1400攝氏度左右時，其產生量急劇上升，受溫度影響劇烈。

氮氧化物怎么減?

上面介紹了氮氧化物的產生原理，氮氧化物減排，其實也是從產生原理出發(fā)，控制氮氧化物產生的條件，例如：改變燃料種類、控制燃燒溫度、控制氧含量等，總的來說企業(yè)可以通過以下幾種方式實現(xiàn)：

燃燒前：使用優(yōu)質燃料，減少燃料中的含氮量;

燃燒中：使用低氮燃燒技術，控制燃燒溫度、氧量與時間，主要方法包括純氧燃燒，控溫技術(空氣分級、燃料分級、分散燃燒、煙氣內循環(huán)、煙氣外循環(huán)、空冷、水冷等);

燃燒后：在煙氣排放后增加處理裝置，如尾部煙氣脫硝技術(SNCR,SCR)，AO干法脫硫脫硝協(xié)同技術，生物質藻類捕獲技術等。

低氮燃燒改造技術：

1分級燃燒+煙氣外部再循環(huán)(FGR)

從鍋爐尾部煙室、煙道引部分煙氣回流入燃燒器，與助燃空氣摻混，再次參與燃燒，從而降低燃燒過程中的N2與O2濃度，并且煙氣中已經產生的NOx會對再燃燒時NOx產生有一定的抑制作用，完成改造后，在CO達標，氧氣濃度約為3.5%時，最終達到NOx排放30～50mg/Nm3。但此類安裝需假裝外循環(huán)煙道，燃燒器也需要考慮耐溫。

2分級燃燒+煙氣內部再循環(huán)(FIR)

燃燒器噴口混合燃料氣射流形成的文丘里現(xiàn)象，使燃燒頭部出現(xiàn)負壓區(qū)，從而直接吸入爐膛內煙氣，形成爐膛內部煙氣再循環(huán)，吸入煙氣同時也吸入部分助燃空氣，在燃燒器噴口前部與燃料部分預混合，部分預混合保證了燃燒不會出現(xiàn)回火。雖然采用的是部分預混合以及煙氣循環(huán)量控制精度不如煙氣外部循環(huán)，但采用兩種技術的結合，確保了燃燒的低氮排放要求。這種技術對爐膛尺寸要求較高，改造項目中一般不適用。

3表面燃燒

由燃燒器實現(xiàn)燃料在燃燒反應之前，與助燃空氣進行預混合，燃料噴出后，在燃燒頭前部表面燃燒盤上快速燃燒，可以加快O2與燃料的燃燒反應速度，從而降低高溫時NOx的生成量，同時遏制O與N的反應。

表面燃燒有以下幾個缺點：氣體燃料與助燃氣體預混，危險性較高;為防止回火和降低調整混合率難度，燃燒器需附加其他技措設計，從而對燃燒器使用壽命有所影響;表面燃燒網有一定的使用壽命，需要較多的運行維護(過濾器清洗，金屬纖維網檢查維護)維護費用會增加。

末端治理(煙氣脫硝技術)

1選擇性催化還原法(SCR )：在高溫煙氣(300-425°C, 低溫催化200°C以上)通過催化劑時噴入氨，將煙氣中的NOx還原為N2

2非選擇性催化還原法(SNCR):在高溫煙氣(870~1100°C)中噴入氨水或尿素液。

燃氣鍋爐排放煙氣溫度一般在150至250°C，不能滿足SCR和SNCR對煙氣溫度的要求，需增加熱源使熱煙氣升溫后才可使用，使得投入和運行成本都比較高。

3重金屬催化還原法：需要在一定溫度要求(大于250°C)的煙道內安裝，但工業(yè)和采暖鍋爐負荷波動大，溫度不穩(wěn)定影響脫硝效果。

4臭氧氧化-吸收脫硝法：使用臭氧將NO和NO2氧化為極易溶的N2O5，通過濕式洗滌轉化為HNO3。由于對溫度沒有要求，易于控制，處理后排放煙氣干凈，是工業(yè)或采暖鍋爐最為適合。

對于上海燃油燃氣鍋爐的推薦治理方法有：

中小燃油鍋爐升級改造，鼓勵實施“油改氣”,“油改電” ，沒有條件的實施低氮燃燒改造;

中小燃氣鍋爐實施低氮燃燒改造;

企業(yè)在改造中要充分考慮效率影響、容量影響、油改氣或油改電的綜合解決方案、合同能源管理模式、融資問題、燃氣公司及電力公司配合問題與相關政策，結合自身的實際情況對各種技術進行優(yōu)劣判斷，在改造的過程中一定要選擇合適的，并不是價格高的就普遍適用，貫徹“一爐一方案”的理念，完成鍋爐改造。

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