一、氮氧化物的生成机理

燃烧生成的NOx主要是指NO和NO2两种物质。大量的研究结果表明，燃烧生成的NOx可分为三类：第一类为燃料中固定氮生成的NOx，称为燃料型NOx；第二类由燃烧过程中空气中的N2转化形成，称为热力型NOx或泽利多维奇（Zeldovich）NOx；第三类是由含碳自由基与N2生成的NOx，称为快速型NOx。影响燃烧过程中NOx生成的主要因素是燃烧温度、烟气在高温区的停留时间、烟气中各组分的化学当量比及混合程度。

1.1、燃料型NOx

燃料型NOx是指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列氧化还原反应生成的NO和NO2。含氮化合物在进入燃烧区之前热解为低分子氮化物HCN，然后转化为NH和NH2，进而与氧反应生成NO。燃料型NOx的生成主要受过量空气系数和燃料-空气混合条件的影响。一些研究表明，燃料中20%～80%的氮转化为NOx该机理是低温下常见的NOx生成机理。

1.2、热力型NOx

热力型NOx源于在燃烧过程中空气中的N。被氧化而成NO.，它主要产生于温度高于K的高温区，其反应机理源于泽利多维奇模型，主要反应如下:

氮分子比较稳定，它被氧原子氧化为NOx的过程需要较大的活化能，整个反应的反应速率取决于氮气与氧原子的反应速率。氧原子来源于高温下O2的分解。热力型NOx的浓度随温度和氧浓度的增大而增加。因此，降低热力型NOx的基本原理就是降低O。浓度、降低火焰温度以及缩短高温区的停留时间等。在停留时间较短时，热力型NOx随停留时间的增加而增加，但超过一定时间后，热力型NOx不再受停留时间的影响。在工程实践中，采用烟气再循环、浓淡燃烧、水蒸气喷射以及新发展起来的高温空气燃烧技术等都是利用上述原理来控制热力型NOx的生成。

1.3、快速型NOx

快速型NOx主要指碳氢燃料燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2分子发生反应，形成CN、HCN，继而氧化成NOx。因此，快速型NOx主要产生于HC含量较高，氧浓度较低的富燃区。快速型NOx的生成机理十分复杂，中间反应过程存在时间非常短暂，其总体转化过程如图1-2所示。

图1-2快速型NOx的生成机理

热力型NOx和快速型NOx虽然都是由空气中的N2经过一系列化学反应而生成，但它们的生成机理不同，其影响因素也不同。快速型NOx对温度的依赖性很低，而过量空气系数影响较大。如前所述，快速型NOx是碳氢类燃料在富燃料条件下快速反应生成的。其生成条件就是碳氢类燃料分解产生比较多的活性CH·，与N2反应生成中间产物HCN。化学计量比较小(过量空气系数较大)时快速型NOx较少，而化学当量比达到1.4时快速型NOx的量达到最大值。

1.4、氮氧化物主要来源

NOx的来源可分为自然源和人为源。天然排放的NOx主要来自土壤和海洋中有机物的分解，属于自然界的氨循环过程。人为源可以分为移动源、固定源和工业生产过程中的中间产物。其中，固定源主要包括工业锅炉、焚烧炉、电炉等排放；移动源主要包括汽油车和柴油车的尾气排放；工业生产主要指生产、使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。在经济水平快速提高的现代社会，能源消耗量和机动车保有量的持续增加，导致以机动车为主的移动源和以燃煤锅炉等为主的固定源消耗大量化石燃料，导致NOx的排放量也迅速上升。NO和NO2为大气中主要的污染物质。它们的人为来源主要是燃料的燃烧，城市大气中的NO和NO2一般有2/3来自汽车等移动燃烧源的排放，1/3来自固定燃烧源的排放。

二、氮氧化物排放控制法规及政策

从美国、欧盟等发达国家和地区的经验来看，NOx控制政策目标均是减少NOx及其二次污染物的环境损害。因此，在控制NOx污染时，不仅要求各类排放源达到相应的排放标准，还要求根据二次污染物的削减目标来制定区域NOx的排放总量。排放标准本身的制定就同时考虑了环境要求和相关控制技术的经济性、可行性和费用有效性。

我国氮氧化物排放法规与政策

2.1、电力行业

与西方发达国家相比，中国对电站锅炉的NOx排放控制起步较晚。年开始实施的《火电厂大气污染物排放标准》(GB-)，仅对第Ⅲ阶段(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），额定蒸发量≥t/h的煤粉电站锅炉，规定了NOx最高允许排放浓度限值，而对于燃油、燃气锅炉和额定蒸发量低于t/h的燃煤电站锅炉机组没有任何限制。年，《火电厂大气污染物排放标准》(GB-)标准再次修订，并于年1月1日执行《火电厂大气污染物排放标准》(GB-）。由于大气污染问题日益突出，很快《火电厂大气污染物排放标准》(GB-)已明显滞后于社会发展，不能完全满足环境保护需求，我国再次进行了排放标准的修订工作。年，颁布了新的《火电厂大气污染物排放标准》（GB1323），对所有燃煤、燃油和燃气轮机组大气污染物给出了排放限值。同时，明确要求年7月1日起全国火电厂必须强制性执行。

2.2、水泥行业

我国水泥行业是NOx排放的主要行业之一，近年来，随着水泥产量的增加，NOx排放呈逐年增长态势。年水泥行业NOx排放59.8万t，年增至87万t。年，我国颁布了《水泥工业大气污染物排放标准》(GB-)，该标准对已建和新建水泥厂的NOx排放要求未作区分，水泥窑炉NOx排放限值也为mg/m。年，我国对水泥行业排放标准进行了修订，新颁布了《水泥工业大气污染物排放标准》(GB-)，标准规定现有和新建企业NOx排放限值为mg/m，该限值低于世界上绝大部分国家的排放要求。我国尚未出台对水泥行业NOx减排的扶持政策，部分省份发布了水泥行业的脱硝减排期限和具体实施方案，但就如何扶持、补贴、鼓励水泥企业实施脱硝工程的政策的推动还有很长的路。

2.3、钢铁行业

随着我国钢铁工业的迅猛发展，清洁生产工艺技术和末端治理技术的飞速发展，现行排放标准已经无法适应新形势下的钢铁工业环境保护要求。另外，从钢铁工业排放标准的内容来看，发达国家(如美国）规定得非常详细、具体，不仅规定每道生产工序的排放限值，甚至对不同排放点都作了规定，而我国钢铁工业现行排放标准则显得过于粗糙。年，我国颁布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB-)。

2.4、其他行业

除以上涉及的火电、水泥、钢铁行业以外，玻璃和垃圾焚烧等工业部门也是固定源中NOx排放的主要来源。国家“十二五”规划将NOx作为污染物减排约束性指标，对NOx排放的重点行业提出了相应减排要求。针对玻璃行业也已经颁布了《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(GB-)和《电子玻璃工业大气污染物排放标准》(GB-)，提出新建玻璃企业玻璃熔炉NOx排放限值为mg/m3。针对垃圾焚烧颁布的《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB-）规定自年7月1日起，新建生活垃圾焚烧炉排放烟气中NOx1h均值排放限值为mg/m3，24h均值排放限值为mg/m。

同时，我国一些NOx排放的重点省市也针对地区性重点行业陆续推出了一系列的大气污染物排放标准。这些地方标准与国家标准正在逐步构建相对完整的NOx排放标准体系，该体系的建立无疑将为我国实现NOx减排提供有力的法律支撑。但也应看到，我国的大气污染物排放标准对NOx排放的限制还相对笼统，基本停留在对一次排放的限值要求，而对二次污染物的环境损害考虑较少。此外，有些行业的排放限值与发达国家相比还有比较大的差距。这与我国大气污染排放标准编制工作起步较晚，地区和行业发展水平不均衡有很大关系。这就要求我们加强企业排污监管，督促企业严格执行排放标准。通过环境信息披露制度，在政府、企业与公众之间形成相辅相成的良性互动，达到更好的污染防治效果。