天然气锅炉中的氮氧化物

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　　一、燃烧过程中NOx的形成类型及原理：

　　燃料型NOx;

　　快速型NOx;

　　热力型NOx。

　　1、燃料型NOx形成原理：

　　燃料型NOx指燃料中含氮化合物,在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成NOx。同时还存在NO的还原反应。燃料型NOx的生成和还原机理相当复杂，至今仍无法解析清楚。燃料型NOx的生成可用下式表示：

　　说明：燃料型Nox的形成，主要在煤锅炉中较多，约占其Nox总量的70%-80%，原因是煤中杂质较多。而对于燃气锅炉，燃料型Nox则很少。

　　2、快速型NOx形成原理：

　　快速型NOx的生成是通过燃料产生的CH原子团撞击N2分子，生成HCN类化合物，再进一步氧化而生成的，这个反应很快，所以称为快速型NOx。快速型NOx的生成可由以下式子表示：

　　温度对快速型NOx的生成影响很小，与热力型和燃料型NOx的生成量相比，快速型NOx的生成量要少得多。

　　3、热力型NOx形成原理：

　　燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇(ZELDOVICH)反应式表示，即：

　　O2+N→2O+N, O+N2→NO+N, N+O2→NO+O

　　在高温下总生成式为： N2+O2→2NO, NO+0.5O2→NO2

　　影响热力型NOx生成量的主要因素有燃烧反应的温度、氧气浓度和反应时间，而且温度对热力型NOx的生成影响最大。实际上在 1 350 ℃以下，热力型NOx生成量很少，温度每增加100 ℃,反应速率增大6~7倍，热力型NOx生成量迅速增加，温度达1600 ℃以上时，热力型NOx占NOx生成总量的25%～30%。

　　综上所述：对于燃气锅炉，我们减少NOx产生的方式即为控制热力型NOx的生成。

　　3、解决方法

　　(1)配套FGR燃烧技术;

　　(2)FIR燃烧技术;

　　(3)分级燃烧技术

　　(3)表面燃烧技术;

　　(4)整体更换锅炉。

　　所以要降低锅炉氮氧化物的排放，其低氮改造改造方式主要取决于锅炉本身内部结构和炉膛尺寸，另外还有锅炉燃气压力、流量以及锅炉烟囱安装方式。

　　工作原理及流程

　　1.工作原理

　　超低氮烟气排放要求，部分地区需要达到30mg/Nm3排放指标，在现有不更换锅炉的情况下，有两种低氮排放途径，一种是更换低氮燃烧器，降低炉膛中心燃烧点温度来实现低氮排放;另一种则用化学法，在锅炉烟囱部位，添加还原剂---碳酰胺溶液，将锅炉尾气的氮氧化物还原成氮气来达到超低氮排放。

　　2.工艺流程

　　烟气氮氧化物系统主要由：氮氧化物反应器、喷射混合管道、控制计量系统、还原剂储存系统、在线氮氧化物检测仪。

　　控制计量系统根据原始排放参数，输出信号给碳酰胺计量泵, 碳酰胺泵根据信号将碳酰胺溶液从碳酰胺罐中抽出, 计量、加压后送到双流体雾化喷枪, 压缩空气经控制单元调压后也送到计量喷枪,喷射阀打开后, 碳酰胺在压缩空气的引射作用下喷出,和压缩空气混合后经喷嘴雾化后喷入排气管道，遇高温烟气热解成氨气参加氮氧化物反应。

　　三、更换低氮燃烧器来降低氮氧化物排放能效分析

　　1、使用低氮燃烧器达到低氮排放，更换低氮燃烧器之前，常规氮氧化物排放时

　　结论：平均天然气消耗=181.50/53.46=3.395m3/吨油

　　年消耗为：3.395*2.7*400*300=110万元

　　更换低氮燃烧器(≦30mg/m3)之后的天然气燃烧数据统计

　　结论：平均天然气消耗=252.53/68.64=3.679m3/吨油

　　年消耗为：3.679*2.7*400*300=119.2万

　　综上所述，更换低氮燃烧器后，锅炉燃烧效率降低了8.36%，为此该400吨精炼车间年度增加了约9.2万天然气费用

　　1)、年消耗差：119.2万-110万= 9.2万/年

　　2)、热效率差：(3.395-3.679)/3.395*100=-8.36%

　　2、根据GEKA的热效率分析报告来看，锅炉正常的燃烧效率应该在84%-87%，为提高燃烧值，可将燃烧后烟囱尾气热量进行回收，可提高锅炉的热效率至96%(见GEKA报告);

　　同时，该报告显示如果将锅炉9-12%的热量回收后，新鲜燃烧空气每增加100度，将增加50mg/Nm3的氮氧化物排放;为此，可以得出结论，如果使用低氮燃烧器，将无法回收9-12%的尾气热量，见GEKA的能效报告。

燃气锅炉 使用甘蔗渣 锯末 稻壳 树皮等燃料的锅炉 参照燃煤锅炉大气污染物最高允许排放浓度执行 本标准表 9 表10 表11 适用于水泥厂 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本... ---摘自《大气污染物排放限值》

《锅炉大气污染物排放标准》的同时，通过合理优化调整锅炉结构，配以低氮燃烧器可达到氮氧化物≤80mg/Nm3排放要求，配以基于FGR烟气外循环技术的超低氮燃烧器可达到氮... ---摘自《2018-2019年度燃气锅炉委托运行项目》

锅炉大气污染物排放标准 标准级别 排放限值（mg/m3 ） 颗粒物 二氧化硫 氮氧化物 燃气锅炉排放限值 20 50 200 年产 14000 吨农产品深加工项目环境影响变更报告 - 5 - 表1-7 饮食... （GB18599-2001）及其修改单中的相关规定。 1.4 环境保护目标 评价范围内无自然保护... ---摘自《1 总论》

锅炉烟气中氮氧化物、二氧化硫和颗粒物可满足《锅炉大气污染 物排放标准》（GB 13271-2014）中表 3 大气污染物特别排放限值；污水处理站 产生的废气执行污水处理站产生的... ---摘自《中国（绵阳）科技城核医学中心（一期）》

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在天然气管网未覆盖的地区，要大力发展热泵、电锅炉、电空调 等电采暖方式取暖。 按照“整乡整村”推进要求， 全面摸排核实， 确保完成“双替代”的村庄燃用散煤用户低于 ... ---摘自《- 1》

用于生物质燃料锅炉和甜菜制糖中的颗粒粕生产外，利用废糖蜜制酒精、酵母等产品、以... 氮氧化物总量指标 （t/a） 、 化学需氧量总量指标（t/a）、氨氮总量指标（t/a）、涉及的... ---摘自《HJ 860.1—2017》

使染料在空气过剩区燃尽，总体抑制氮氧化物的生成；②烟气再循环技术：将部分锅炉烟气与空气混合后送至燃烧室助燃，混合后的助燃风可以有效降低燃烧室内的温度和氧量浓度... 是市场上粘合剂用量最大的品种，在家居拼板中的用量日益增加。 为满足市场需求并结合... ---摘自《河南正大化工有限公司年产30000吨水性白乳胶建设项目》

③改用天然气锅炉，原定生 物质锅炉作为备用热源使用；④厂区平面布局调整。由长沙市... 水洗后碳酸钴采用硫酸浸出，滤渣主要为含铁的氧化物，滤液加入氟化钠除去溶 液中的 ... ---摘自《环境影响说明》

同时，还符合低温锅炉工作效率标准（92/42/EWG）的基本 要求。 使用天然气时氮氧化物 （NOx） 的排放量不高于70mg/ kWh。 4 atmoVIT classic 使用手册 3 安全说明 3 安全说... 在使用落地炉及其附件的过程中，请注意遵守本手册中的安 全指示！ 危险！ 对人身和生... ---摘自《供用户使用》

烟尘、氮氧化物、 噪声、锅炉废水 蒸汽 冷却水 四川中衡检测技术有限公司 第13 页共37 页EPS 包装生产项目竣工环境保护验收监测报告表 表三 3 主要污染物的产生、治理及排放 ... ---摘自《绵阳开元包装材料有限公司 EPS 包装生产》

燃煤锅炉（开工锅炉），废气主要污染物 为颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等，经配套的布袋除尘器及双碱法脱 硫塔除尘脱硫后通过 45m 高排气筒排放。 碱渣烘干粉尘来自于水合肼... 44 八、质量保证和质量控制.45 8.1 废气监测分析过程中的质量保证和质量控制.45 8.2 废... ---摘自《一、前言.》

锅炉大气污染物排放标准 类型 污染物 最高允许排放浓度（mg/m3） 燃气锅炉 烟尘 20 二氧化硫 50 氮氧化物 150 2、废水验收执行标准 本项目印刷工序冷却水循环使用，不外排；... （GB12348-2008）中的2类标准，具体数据见表1-4。 表1-4 工业企业厂界环境噪声排放... ---摘自《山西欣德易新材料科技有限公司》

8.5噪声监测分析过程中的质量保证和质量控制 36 9验收监测结果 37 9.1生产工况 37 9.2... 氮氧化物排放浓度为38.05mg/m3；能够满足《山东省区域性大气污染物综合排放标准》... ---摘自《菏泽牡丹路桥工程有限公司混凝土拌合站项目竣工环境保护验...》

取其中的芳香组分。同时糠醛亦可代替甲醛与苯酚缩合，制造酚醛树脂。现中 国糠醛生产... 中内容，项目燃气锅炉氮氧化物占标率最大，Pmax=4.60%，大 气评价等级为二级，但本... ---摘自《1 任务由来》

中国石油天然气股份有限公司宁夏石化分公司 3#、4#高压锅炉烟气脱硝改造项目 环境影响报告表 （报批稿） 建设单位：中国石油天然气股份有限公司宁夏石化分公司 评价单位：... ---摘自《中国石油天然气股份有限公司宁夏石化分公司》

表1中的排放限值；锅炉大气污染物排放颗粒物、二氧化硫、氮氧化物执行《锅炉大气污染物排放标准》DB61/1226-2018表3新建天然气锅炉大气污染物排放浓度限值；其它废气排... ---摘自《建设项目基本情况》

可满足《锅炉大气污染物排放标准》 （GB 13271-2014）中表 3 燃气锅炉限值（二氧化 硫≤50mg/m3 ；颗粒物≤20mg/m3 ） ，其中氮氧化物排放不满足《陕西省环境保护厅关于 燃... ---摘自《陕西仙喜辣木茯茶有限公司》

备用燃气锅炉污的染物二氧化硫、氮氧化物、 烟尘最大值排放浓度满足《山东省锅炉大气污染物 排放标（DB37/2374-2013）表二中的标准相关限值 要求。 （二）废水：主要是清... ---摘自《行政相对 行政相对 行政相对 行政相对 行政许可》

成品/半成品库、总变电所、锅炉房、气体站、材料库、给排水站、天然气 调压站、氢气站、碎玻璃堆棚、后加工工段（清洗工段、研磨工段、包装工段）等设施组 成。拟建项目办... ---摘自《国环评证》

本次新建锅炉与现有锅炉相比，减排大量氮氧化物，二氧化硫，颗粒物等污染物，对减少大气污染和减轻当地环保压力有着重要的意义。 此外，结合全厂原有凝水平衡和新增凝水量... 本项目所在厂区地理位置图 图2 本技改项目在厂区中的位置图 图3 本技改工程平面布置图... ---摘自《陕中圣环评表》

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本标准引用了下列文件或者其中的条款。 凡是未注日期的引用文件， 其最新版本适用于 本标准。 GB 13271 锅炉大气污染物排放标准 GB/T 15317 燃煤工业锅炉节能监测 GB/T ... ---摘自《HJ - 201》

废气：喷雾干燥工序产生染料尘废气和燃烧天然气时产生的含烟尘、二氧化硫、氮氧化物废气；拼混、包装工序产生染料尘废气。 废水：水膜除尘工序产生水膜除尘废水。 固废：... ---摘自《2015100199U》

全面完成燃气锅炉低氮改 造，改造后烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 5、10、30 毫克/立 方米。（市生态环境局牵头，市场监管局配合） （4）加强燃局配合） 本项... ---摘自《第1章概述》

锅炉废气排放执行《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014） 排放限值，其中氮氧化物执行《陕西省环保厅关于燃气锅炉低氮排放改造控制 标准的复函》（陕环函〔2017〕... ---摘自《环境影响报告表》

该温度下停留时间等因素决定了烟气中的 NOx 含量。 控制氮氧化物排放的方法分为两大类： ①低NOx 燃烧技术--在燃烧过程中控制氮氧化物的生 成；②烟气脱硝技术--使生成后的... ---摘自《燃煤电站氮氧化物控制技术现状与发展》

生产（锅炉采 用燃气锅炉排 放标准） ； 窑炉 氮氧化物要求 不大于 100mg/ml） 单位产品废水产生总量 t/t <1.0 生产 企业环境管理体系 符合要求 建立有 GB/T 24001 环境管理体 系... 锅炉烟气排放执行 GB13271-2014《锅炉大气污 染物排放标准》中的标准要求；厂界污... ---摘自《T/CNIA》

建设项目基本情况 项目名称 河南白象调味品有限公司天燃气锅炉建设项目 建设单位 河南白象调味品有限公司 法人代表 姚忠良 联系人 李朋勇 通讯地址 河南省新郑市薛店镇工贸开... ---摘自《建设项目基本情况》

运营期废气主要为天然气锅炉燃烧废气和麦芽辊碎间投料和辊碎工序产生的粉 尘；项目运营期排水主要为啤酒生产废水、职工生活污水、制水间浓水和锅炉排 陕西兄弟汇酒业有限... ---摘自《1 概述.》

(GB13271-2014) 表2新建锅炉大气污染物排放浓度限值； 污染物项目 限值（燃气锅炉） mg/m3 污染物排放监控位置 颗粒物 20 烟囱或烟道 二氧化硫 50 氮氧化物 200 22 ⑶本项... ---摘自《建设项目基本情况》

《河北省大气污染防治工作领导小组办公室关于开展燃气锅炉氮氧化物治理工作的通知》（冀气领办[2018]177号）要求； （3）运营期厂界东、西、北侧噪声执行《工业企业厂界环... ---摘自《黄骅市昌源食品有限公司（黄骅市肉联厂）搬迁项目》

③改用天然气锅炉，原定生物质锅炉作为备用热源使用；④厂区平面布局调整。 15 工程纳污水体 清溪河，进入新河 表3-2 主要生产设备表 序号 设备名称 型号及规格 单位 实际数... ---摘自《目录》

中对天然气锅炉氮氧化物的排放要求执行，NOx≤30m然气消耗量约为7.2万m3，根据《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册》和《环境保护实用数据手册》，每万标准... ---摘自《项目名称》

定期喷洒除臭剂、周边设置绿化带 燃气暖风锅炉废气 采用低氮燃烧+烟气再循环系统减少氮氧化物排放量，废气经 8m高烟 囱排放 食堂油烟 油烟净化器处理后经专门烟道排放 固废 ... ---摘自《一、项目由来》

废气 锅炉烟气 污染物种类 颗粒物 二氧化硫 氮氧化物 已落实，经检测，废 气达标排放。 执行标准 《河北省大气污染防治工作领导小组办 公室关于展开燃气锅炉氮氧化物治理工 作... 监测仪器.28 8.3 人员能力.28 8.4 气体监测分析过程中的质量保证和质量控制.28 8.5 噪声... ---摘自《保定市腾跃水泥制品有限公司》

确保氮氧化物浓度不高于 30mg/m3 ” 。 因此，项目锅炉天然气燃烧废气需采用“低氮燃烧+烟气再循环”技术处理，保 证烟气中中氮氧化物满足要求。因此，本项目锅炉采取低氮... 的影响； ②施工中应尽量减少建筑材料运输过程中的洒漏， 运输车辆装截量适当， 尽量... ---摘自《1 施工期污染物排放及治理措施分析》

燃气锅炉废气（二氧化硫、氮氧化物及颗粒物）排放标准执行《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）表3大气污染物特别排放限值，具体排放标准见表4-3~4-4。 表4-3 大... ---摘自《沈阳市生态环境法库分局关于2019年5月6日沈阳福迈特铸造...》

千克/万立方米原料 0.02S 氮氧化物 千克/万立方米原料 18.71 注：产排污系数表中的二氧化硫的产排污系数是以含硫量（S）的形式表示的，其中含硫量 （S）是指燃气中收到基的... ---摘自《第一章 总论.》

产生量（t/a） 备注 废气氮氧化物 1.59 采用低氮燃烧技术，经8m烟囱排放 二氧化硫 3.02 颗粒物 0.61 2.1.3企业涉及危险物质 企业原辅料、燃料、产品、污染物中的危险物质见表2-... ---摘自《预案编号：HDGY-HJYA-201801》

切实控制全市燃气锅炉氮氧化物排放水平，依据《中央大气污染防治专项资金管理办法》（财建〔2016〕600号）、《市环保局市财政局关于2017年中央大气污染防治专项资金项目... 委托资金监管银行对项目实施过程中的合同形式要件进行审核，委托第三方财务审计机构... ---摘自《天津市环境保护局》

其修改单（部令第 1 号），本项目属于“三十一电力、热力生产和供应业”中的“92 热 ... 锅炉用水取自自备水井 供气工程 由天津市仁合顺达天然气销售有限公司提供 供热 本次技... ---摘自《建设项目基本情况》

天然气锅炉用水、职工生活用水。其中项目营运期无生产废水产生，废水主要为职工生活污水，项目生活污水经厂区化粪池处理后排入市政污水管网，进入郑州新区污水处理厂集中... ---摘自《目录》

与环评一致 噪声、 废水 锅炉房 面积为 80m2,1 台2t/h 燃气锅炉，园区管网接入天然气 与环评一致 噪声、 废气 公用 工程 给水 管网 园区管网 与环评一致 / 供电 由当地电网供给 与环... ---摘自《四川天旺科技有限公司》

天然气 万m3 44.76 41.76 86.52 6、生产设备 项目改建完成后主要生产设备见下表。 表2... (1)熔油：以锅炉蒸汽为热源，通过加热管对熔油槽中的粗牛油进行加热，使固态粗牛... ---摘自《建设项目环境影响报告表》

蒸汽锅炉燃用天然气，天 然气尾气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放执行《锅炉大气污染物排放标准》 （GB13271-2014）中表 2 中燃气锅炉标准要求。具体标准限值见下表。 表4... ---摘自《国环评证乙字》

山东威高医疗装备股份有限公司天然气锅炉 项目竣工环境保护验收监测报告表 德生验字 2019 年第 008 号 建设单位：山东威高医疗装备股份有限公司 编制单位：威海德生技术检测... ---摘自《山东威高医疗装备股份有限公司天然气锅炉》

当事人1t/h燃天然气锅炉废气排放口外排废气中的氮氧化物平均折算浓度为209mg/m3，超出《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271—2014）表2新建燃气锅炉大气污染物排放... ---摘自《行政处罚决定书》

氮氧化物的测定 定电位电解法 HJ 819 排污单位自行监测技术指南 总则 HJ 820 排污单位自行监测技术指南 火力发电及锅炉 HJ 836 固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法 DB... 新建锅炉或燃气轮机组， 自本标准实施之日起执行表 2 中的排放浓度限值。 4.3 2020 年1... ---摘自《DB37》

关于聊城新瑞木业有限公司 1-2 号锅炉 氮氧化物连续超标情况的说明 根据“山东环境”微博信息，自2019 年2月15 日开始， 我局针对聊城新瑞木业有限公司 1-2 号锅炉氮氧化物连... ---摘自《关于聊城新瑞木业有限公司 1-2 号锅炉 氮氧化物连续超标情况...》