Testo 應(yīng)用講解

助力低氮排放測量

“十三五”規(guī)劃指出：加強燃料清潔高效利用，全面實施超低排放及節(jié)能改造。2017年4月1日起，北京、天津、山東等多地執(zhí)行新建鍋爐的氮氧化物排放必須低于30mg/m3，在用的必須低于80mg/m3。

可以預(yù)見的是，未來，全國各地氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)必然都會朝著更嚴(yán)格的方向定制與實施。

低氮燃燒的必要性

01

PM2.5

PM2.5的主要來源

近年來的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，典型特征污染物PM2.5出嚴(yán)重超標(biāo)情況，改善環(huán)境空氣質(zhì)量面臨巨大挑戰(zhàn)。

煤炭燃燒排放的煙塵中有許多無法去除的超細顆粒是PM2.5細顆粒的主要來源。

而煤炭燃燒排放二氧化硫和氮氧化物與空氣中其他污染物進行復(fù)雜的大氣化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸鹽、硝酸鹽二次顆粒，由氣體污染物轉(zhuǎn)化成固體污染物，成為PM2.5升高的最主要原因。某國加州利用CAMQ模型模擬削減一次排放的NOX對PM2.5的影響，結(jié)果是每減少1噸NOx排放可減少約0.13噸PM2.5。

北京最新研究結(jié)果表明，二次粒子是目前PM2.5的主要貢獻者，且比2000年有明顯上升，主要成分為水溶性離子（占53%）、地殼元素（占22%）、有機質(zhì)（占20%）和元素碳（占3%），其他未知元素約占2% ，且硝酸分子/硫酸分子比例關(guān)系呈現(xiàn)增加趨勢。

水溶性離子中以SO4^2-、 NO3^-和NH4^+為主，三者之和（SNA）達到了PM2.5質(zhì)量濃度的57.9%，SNA的濃度貢獻是造成PM2.5污染的主要原因。因此，減少NOx排放是改善空氣環(huán)境質(zhì)量的重要任務(wù)之一。

02

NOx

NOx氮氧化物的生成機制

天然氣鍋爐

對于天然氣鍋爐來說，NOx的產(chǎn)生主要來自空氣中的氮氣和過量氧氣產(chǎn)生的熱力型NOx，燃燒的溫度呈指數(shù)型關(guān)系，通常在燃燒溫度高于1000℃的時候開始產(chǎn)生，而在1400℃以上NOx的生成速度會急劇增加。

下圖反映的是燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關(guān)系，其中熱力型NOx的溫度關(guān)系同樣適合于天然氣鍋爐燃燒器。

三種NO形成機理在燃燒過程中對NOx排放總量的貢獻

基于以上，低氮燃燒器控制NOx的技術(shù)也主要著眼于兩個方向：降低火焰溫度，降低氧含量。

03

NOx

燃燒器的NOx測量

通常NO和NO2在煙氣中的比例是（97%/3% ）。由于這個原因，測量NO的濃度就可以確定NOx的濃度。特別是最新排放標(biāo)準(zhǔn)對NOx氮氧化合物30mg/m3的嚴(yán)格要求，滿足標(biāo)準(zhǔn)的燃氣壁掛爐煙氣中NO2的含量非常低，低至0.5ppm～0.8ppm。最為準(zhǔn)確的方法是先精確測量NO的含量，煙氣分析儀可根據(jù)燃料特性和NO的含量精確計算NO2和NOx含量。

傳統(tǒng)的天然氣鍋爐燃燒器NOx排放在120~150毫克左右。

低氮燃燒器NOx排放在30～80毫克。

NOx排放在30毫克以下的通常稱為超低氮燃燒器。

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