燃煤电厂烟气中的氮氧化合物主要成分为NO和NO₂，其次是N₂O₃，.N₂O、N₂O₄，和N₂O⁵，这些统称为氮氧化物，即NOₓ。按形成途径，氮氧化物主要可分为以下三个类型：热力型NOₓ、快速型NOₓ，和燃料型NOₓ。

　　以上三种类型的NOₓ按生成比例而言燃料型NOₓ是最主要的，其占NOₓ总量的65%-85%；热力型NOₓ次之，约占20%；快速型NOₓ的产生量最少。这三种氮氧化物的生成量受到燃烧程度的影响，温度不同，生成量也不一样。

　　热力型NOₓ是指空气中的氧气和氮气在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的NO和NO₂的总和，其总反应式为：

　　热力型NOₓ生成速度与燃烧温度关系很大，故又称为温度型NOₓ。当燃烧区域的温度小于1300℃时，NOₓ的生成量很小；当温度高于1300℃时，NO的生成反应才逐渐明显，NOₓ生成量逐渐增大。因此在一般的煤粉炉固态排渣燃烧方式下，热力型NOₓ所占比例极小。氧气浓度的增加和在高温区停留时间的延长，都会促进热力型NOₓ的生成。在典型的煤粉火焰中，热力型NOₓ占总排放量的20%左右。若降低燃烧温度，避免产生局部高温区，就能有效降低热力型NOₓ的生成。

　　燃料中的N通常以原子状态与各种碳氢化合物结合，形成环状化合物或链状化合物。燃料被送入炉膛燃烧，在较高温度的炉膛中，燃料中的氮有机化合物在燃烧前首先被加热分解成氰(HCN)、氨气(NH₃)等中间产物，同时煤粉中的挥发分一并析出，这部分统称为挥发分N，剩余部分称为焦炭N，这两者的比例会受到炉膛温度和煤粉细度的影响。炉膛温度越低，挥发分N的比例越小，焦炭N的比例越大。煤粉细度越细，挥发分N的比例越大，焦炭N的比例越小。挥发分N的主要反应过程为：HCN被氧化成NCO，NCO继续被氧化成NO。如果NCO所处的环境为还原性气氛，就会被还原成NH₃ 。而此时产生的NH₃会和氧气发生反应，生成NO和H₂O， NH₃和NO还会发生氧化还原反应，生成N₂ 。燃料型NOₓ是总的NOₓ的主要部分，占65%～85%。

　　快速型NOₓ只有在较富燃的情况下，即在碳氢化合物较多，氧气浓度相对较低时才能产生。燃料产生的CH原子团撞击N₂分子，生成HCN类化合物，再进一步与火焰中大量的O与OH等原子团反应生成NO，这个反应很快，所以称为快速型NOₓ。在燃煤锅炉中，其生成量很小，一般在5%以下，往往可以忽略不计。

　　综上所述，对常规燃煤锅炉而言，NOₓ主要是通过燃料型的生成途径而产生的。因此，控制和减少NOₓ在煤燃烧过程中的产生，主要是控制燃料型NOₓ的生成。

　　(1)燃烧前脱硝技术是指在燃烧前对煤进行脱氮处理，通过降低煤中的含氮率，控制NOₓ的排放。但此项技术目前还不是很成熟，而且处理成本较高，处理难度大，所以实用价值偏低，只是作为一种概念被提出。

　　(2)燃烧中脱硝技术即低NOₓ燃烧技术，是通过改进燃料方式和生产工艺，如采用低氮燃烧器、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等技术实现的，主要途径如图1所示。

　　(3)燃烧后脱硝技术即把已生成的NOₓ还原为N₂ ，从而脱除烟气中的NOₓ 。这种脱硝技术主要包括酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸附法、离子体活化法等，国内外还有一些使用微生物来处理含NOₓ废气的方法。该技术按治理工艺可分为湿法烟气脱硝和干法烟气脱硝两种。

　　湿法烟气脱硝技术是利用液体吸收剂将NOₓ溶解的原理来净化燃煤烟气。因NO难溶于水，一般先将NO通过O₃、ClO₂，或KMnO₄反应，氧化成NO₂，然后被水或碱性溶液吸收，实现烟气脱硝。

　　与湿法烟气脱硝技术比较，干法烟气脱硝技术的主要优点是：基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NOₓ的效率较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。干法烟气脱硝技术主要有以下几种：

　　(1)选择性催化还原脱硝(Selective Catalytic Reduction，SCR)。其原理是利用NH₃和催化剂在温度为200-450℃时将NO，还原为N₂ 。由于NH₃具有选择性，只与NOₓ发生反应，基本不与O₂发生反应，所以称为选择性催化还原脱硝。液氨为吸收剂时的SCR工艺流程如图2所示。

　　在SCR工艺中，根据所使用催化剂的催化反应温度，分为高温、中温和低温三种SCR催化剂。一般高温345℃~590℃，中温260~450℃，低温150℃~280℃。

　　在SCR脱硝装置的运行中，除了还原剂NH3作为操作过程中的消耗品外，催化剂的使用寿命是一个重要的影响因素。催化剂的寿命取决于催化剂活性的衰减速度。催化剂在运行一段时间后，其表面活性都会有所下降，存在物理失活和化学失活。催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损、固体颗粒沉积堵塞而引起的催化剂活性破坏；催化剂化学失活主要是碱金属和重金属引起的催化剂中毒。实际应用中，燃料燃烧产生的炉渣飞灰还会造成催化剂微孔堵塞。由于燃烧后灰分中氧化钙含量很高，氧化钙生成的硫酸钙吸附在催化剂表面，阻止了反应物向催化剂表面的扩散及扩散进入催化剂内部，从而导致催化剂活性的降低。

　　一般情况下，SCR工艺中所采用的催化剂在2~3年左右就需要更换，因为催化剂本身使用量较大，且价格较贵，因此催化剂的使用费用很高。

　　另外，SCR工艺中需要连续补充氨气，且存在氨气的逃逸问题。因此，考虑到氨气补充及催化剂更换的问题， SCR脱硝装置的一次性投资较大，总体运行费用较高。而且操作不当会产生逃逸氨气而导致的二次污染问题。

　　(2)选择性非催化氧化还原脱硝(Selective Non-Catalytic Reduction,SNCR)。其基本原理是把含有NHₓ基的还原剂(如氨、尿素)喷入温度在800～1000℃这一狭窄温度范围的炉膛，在没有催化剂的情况下，该还原剂(尿素)迅速热分解成NH₃并与烟气中的NOₓ进行反应，使得NOₓ还原成N₂和H₂O，而且基本上不与O₂发生作用。SNCR法的还原剂可以是NH₃、尿素或其他氨基元素，其反应机理相当复杂。当尿素为还原剂时的SNCR工艺流程如图3所示。

　　同SCR工艺类似，SNCR工艺的NOₓ脱除率主要取决于反应温度NH₃与NOₓ的化学计量比、混合程度和反应时间等。SNCR工艺的温度控制至关重要。若温度过低，NH₃的反应不完全，容易造成NH₃泄漏；而温度过高，NH₃则容易被氧化为NO，抵消了NH₃的脱除效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOₓ脱除率下降。通常，设计合理的SNCR工艺能达到高达30%～50%的脱除率。该法的优点是不需要催化剂，投资较SCR法小，比较适合于环保要求不高的改造机组；缺点是效率不高，反应剂和运载介质的消耗量大，氨的泄漏量大，生成的(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄会腐蚀和堵塞下游的空气预热器等设备。

　　SNCR 可用液氨、氨水和尿素做还原剂。系统由还原剂配制系统、在线稀释系统、喷射系统、电控系统组成。还原剂配制系统负责提供氨水、尿素溶液等还原剂，在线稀释系统将配制系统的氨水或尿素溶液稀释成适当浓度，喷射系统负责将稀还原剂喷入高温烟气中。

　　按其操作特点，烟气协同脱硫脱硝技术的典型工艺有干法和湿法两种，其中干法工艺包括固相吸收法和再生法、气固催化法、敷设法、碱性喷雾干燥法等；湿式工艺主要有氧化/吸收法和铁的鳌合物等吸收法等。