火電廠排煙中氮氧化物濃度換算

1、火電廠排煙中氮氧化物濃度換算的探討馮淼 徐橋安楊杰山西電力科研究院太原 030001摘要本文根據(jù)作者對燃煤火電廠數(shù)十臺鍋爐除塵器后煙氣中氮氧化物的監(jiān)測，論證了燃煤電廠鍋爐排刃 中氮氧化物存在的主要形態(tài)是一氧化氮，且一氧化氮占到氮氧化物的95%以上，因此可以筆者認(rèn)為在氮氧 化物的濃度換算（由ppm換算為mg/Nn?）中采用L34比2.05更為合理。 關(guān)鍵詞氮氧化物濃度3換算1引言由于目前在燃煤電廠煙氣成分監(jiān)測中，普遍使用電化學(xué)分析儀器進(jìn)行，所測濃度一般均以ppm即H L/L表示，但我國關(guān)于大氣污染物的國家排放標(biāo)準(zhǔn)火電廠大氣污染物排放 標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-1996）441款規(guī)定的第m時段火電廠鍋

2、爐氮氧化物最高允許排放濃度 所用的單位是mg/NnA因此用儀器測得的氮氧化物濃度都必須經(jīng)過單位換算后，才能和國 標(biāo)規(guī)定值進(jìn)行比較。國標(biāo)GB132234996中442款同時又規(guī)定，“本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氮氧化物 質(zhì)量濃度以NO?計(jì)，按下式換算成質(zhì)量濃度：I P L/L NOx=2.05mg/ m3NOX即由體積濃度（ppm）換算為質(zhì)量濃度（mg/Nn?）的換算系數(shù)為2.05, 2.05是由NO?的分子量46除以224得到的。因此等于在國標(biāo)GB13223-1996中認(rèn)為火電廠鍋爐排放煙氣 中的氮氧化物大部分是二氧化氮（NOJ。2火電廠鍋爐排煙中氮氧化物的存在形態(tài)及生成途徑2.1火電廠鍋爐排煙中氮氯化物的存

3、在形態(tài)及其性質(zhì)眾所周知氮氧化物在自然界的存在形態(tài)由一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO?）、氧化二氮（NO）等。但據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹在火電廠排煙中存在的主要形態(tài)是前兩種，且以一氧 化氮（NO）為主，約占氮氧化物的90%。一氧化氮（NO）為無色無臭的氣體，與血液中血紅蛋白的結(jié)合能力很強(qiáng)，比CO與血紅蛋白的結(jié)合能力髙數(shù)百至千倍。人們在含有氮氧化物的空氣中停留，會因缺氧引遇中樞 神經(jīng)麻痹癥狀。此外，一氧化氮（NO還有致癌作用，它對細(xì)胞分裂及遺傳信息的傳遞有 不良影響。二氧化氮（NCh）為紅棕色有刺激氣味的氣體，其毒性為NO的45倍，NO?與NO 共存時將加劇NO2的危害。人在NO?濃度為94100ppm的空

4、氣中3小時即可死亡。NO2 毒性也遠(yuǎn)比CO和SO2大。此外，NO?與HC化合物在紫外線照射下，經(jīng)過復(fù)雜的光化學(xué) 反映，會生成強(qiáng)氧化物質(zhì)，形成光化學(xué)煙霧，其毒性更強(qiáng)，刺激人的眼、鼻并會傷害植物。2.2 一歳化氮的生成途徑由于火電廠排放的氮氧化物主要以一氧化氮為主（約占90%）,因此以下僅介紹一氧 化氮的生成途徑。一氧化氮的生成途徑主要有三種：溫度型NO （Thermal-NO,簡稱T-NO）、快速型 NO（Prompt-NO,簡稱 PNO）、燃料型 NO（FuelNO,簡稱 F-NO） 2o2. 21溫度型NO溫度型NO是由空氣中的N2和O2在高溫下生成的，據(jù)文獻(xiàn)介紹主要通過以下反應(yīng)式完成：O+

5、N2 二 NO+NN+O2 二 NO+ON+OH 二 N0+H其生成速度為;、d罟="羅旳（-竽）弧足；嚴(yán)式中：T一溫度（K）；P壓力（大氣壓）；X02 或 N2 的 mol 數(shù)；NONO 濃度（ppm） oHI由上式可知，決定NO生成量的主要因素是煙氣的含氧量，燃燒溫度及在高溫區(qū)的停 留時間。2. 2. 2快速型NO672快速型NO是空氣中的氮在高溫下與氧化合而成。其生產(chǎn)量比溫度型NO生成量要小一 個數(shù)量級。22. 3燃料型NO燃料型NO是以化合物形式存在于燃料中的氮原子，在燃燒過程中被氧化而生成的。其生成溫度為60070CTC,具有中溫生成特性。燃料中的氮比空氣中的氮容易生成NO

6、。23二氧化氮的生成途徑二氧化氮生成的燃燒反應(yīng)尚未被充分認(rèn)識，通常為人們所接受的理論是：二氧化氮由 一氧化氮氧化而成。即：NO4-HO1 二 NO2+OHNO?的生成反應(yīng)在較低溫度下有利，生成的NO?極為活潑。因此高溫對NO?的生成 不利。3火電廠鍋爐排煙中氮氧化物濃度的實(shí)測結(jié)果作者及其它同事在近年來對幾十臺燃煤鍋爐排煙氮氧化物的監(jiān)測實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，不論鍋 爐有無低氮燃燒器；不論是液態(tài)排渣，還是固態(tài)排渣；不論蒸發(fā)量的大?。黄渑艧熤械?化物的主要成分總是以一氧化氮為主，并且一氧化氮所占一氧化氮和二氧化的比例髙達(dá) 95%以上。具體監(jiān)測結(jié)果見表1。從表1可以明顯地看出：燃煤電廠鍋爐排煙中一氧化氮占到氮

7、氧化物的95%以上，鍋 爐排煙中的氮氧化物應(yīng)以NO計(jì)較為合理，以NO?折算氮氧化物的濃度不符合實(shí)際情況。 另外，還發(fā)現(xiàn)液態(tài)排渣鍋爐氮氧化物濃度明顯高于固態(tài)排渣鍋爐，氮氧化物濃度在 1200-13OOppm 左右。4結(jié)論與探討從以上理論和實(shí)踐得出的結(jié)論都是：燃煤電廠鍋爐排煙中氮氧化物的主要成分是一氧化氮，且一氧化氮所占氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的比例高達(dá)95%以上。因此，在 測得鍋爐排煙中氮氧化物的ppm濃度后，按NO進(jìn)行折算質(zhì)量濃度（mg/Nn?）,即折算系 數(shù)為134比較合理；按NO?折算（折算系數(shù)為2.05）似乎不太合理，會夸大燃煤電廠鍋爐 氮氧化物的排放量。建議在國標(biāo)GB132231

8、996下一版修訂時，予以考慮。 673 表1鍋爐排煙中氮氧化物監(jiān)測結(jié)果匯總表序 號鍋爐熬發(fā)量 (t/h)有無低氮燃 燒器N0濃度 (ppa)N6濃度 (ppm)NO厲占氮氧花物的 比例(%)1180無固態(tài)390399.242200無固態(tài)395.199. 753174無固態(tài)342199.714168無固態(tài)304299. 355180無固態(tài)343199.716178無固態(tài)357299.447160無固態(tài)394199. 758160無固態(tài).477299.589200無液態(tài)13261598. 8810180無液態(tài)11941598. 7611188無固態(tài)204299. 0312187無固態(tài)209398. 5813850無固態(tài)666499. 4014977無固態(tài)848899. 0715918無固態(tài)635699. 0616910無固態(tài)613699. 0317910無固態(tài)617499.3618920無固態(tài)643299. 6919895有固態(tài)3310100. 0020908有固態(tài)3410100, 00211032有固態(tài)3630100. 00221018有固態(tài)3840100. 00 '231362有固態(tài)399598.76241369有固態(tài)391498. 99251200