热动力装置的排气污染与噪声.ppt
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1、南京航空航天大学能源与动力学院热动力装置的排气污染与噪声第三章 锅炉及工业炉排气污染与控制1南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制燃料燃烧与大气污染煤粉燃烧Nox的产生机理降低Nox的燃烧技术Sox的生成与控制烟尘的生成与控制2南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制能源构成 能源生产总量 占能源生产总量的比重()年 份(万吨标准煤)原 煤 原 油 天然气 水 电 1952487196.71.3.2.01957986194.92.10.12.919621718591.44.80.92.919651882488.08.60.82.6197030990
2、81.614.11.23.119754875470.622.62.44.419786277070.323.72.93.119806373569.423.83.03.819858554672.820.92.04.319868812472.421.22.14.319879126672.621.02.04.419889580173.120.42.04.5198910163974.119.32.04.6199010392274.219.02.04.8199110484474.119.22.04.7199210725674.318.92.04.8199311105974.018.72.05.319941
3、1872974.617.61.95.9199512903475.316.61.96.2199613261675.217.02.05.8199713241074.117.32.16.5199812425071.918.52.57.1 199911000068.220.93.17.83南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制能源构成我国每年的一次能源消耗约为9.7亿吨标准煤。我国能源构成是(2002):煤占75.8%,石油占17.0%,天然气占2.1%,水电占4.9%。4南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制我国我国NOx污染现状污染现状 1990年我
4、国氮氧化物的排放量约为年我国氮氧化物的排放量约为910万万吨,其中近吨,其中近70%来自于煤炭的直接燃烧,来自于煤炭的直接燃烧,固定源是固定源是NOx排放的主要来源排放的主要来源1995年全国机动车辆(不包括农用车辆)的NOx排放量为141.3万吨2000年 1561万吨2010年 2194万吨5南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制时时段段1992年年8月月1日日之之前前建建成成投投产产或或初初步步设设计已通过审查批准的新、扩、改建火电厂;计已通过审查批准的新、扩、改建火电厂;时时段段1992年年8月月1日日起起至至1996年年12月月31日日期期间间环环境境影影响响
5、报报告告书书通通过过审审查查批批准准的的新新、扩扩、改改建建火火电电厂厂,包包括括1992年年8月月1日日之之前前环环境境影影响响报报告告书书通通过过审审查查批批准准、初初步步设设计计待待审审查查批批准准的的新、扩、改建火电厂;新、扩、改建火电厂;时时段段1997年年1月月1日日起起环环境境影影响响报报告告书书待待审查批准的新、扩、改建火电厂。审查批准的新、扩、改建火电厂。6南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制第时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度。mg/m3注:(1)锅炉额定蒸发量低于1000t/h的暂不要求。中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 火电厂
6、大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准 GB13223-1996锅炉额蒸发量(1)煤粉锅炉液态排渣固态排渣1000t/h10006507南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制锅炉最高允许烟尘排放浓度和烟气黑度锅炉类别 适用区域 烟尘浓度(mg/m3)烟气黑度(林格曼黑度,级)时段 时段 燃煤锅炉 0.7MW常压自然通风锅炉 一类区 100 50 1 二类区 A区 120 100 B区 150 120 其它锅炉 一类区 100 50 1 二类区 A区 180 150 B区 220 180 燃油锅炉 燃用重(渣)油 一类区 禁排 禁排 1 二类区 200 禁排 其它燃油
7、 一类区 50 50 二类区 100 100 1 燃气锅炉 全部区域 50 50 1 8南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制锅炉最高允许SO2和NOx排放浓度锅 炉类 别 适用区域 SO2浓度(mg/m3)NOx浓度(mg/m3)时段 时段 时段 时段 燃煤锅炉 一类区 500 400/二类区 SO2污染控制区 650 500 其余地区 800 650 燃油锅炉 燃用重(渣)油 一类区 禁排 禁排 禁排 禁排 二类区 400 禁排/禁排 其它燃油 全部区域 400 300 300 300 燃气锅炉 全部区域 50 50 300 300 9南京航空航天大学能源与动力学院
8、第三章锅炉及工业炉排气污染与控制气体燃料为清洁燃料煤为污染燃料10南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制含N量原油 0.11.0wt种类碳(%)氢(%)氧(%)氮(%)高位发热量(卡/克)泥炭596302-35400褐煤695.5201.56700烟煤825.0101.78400无烟煤952.220.8810011南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制不同燃烧方式煤粉炉链条炉抛煤机炉沸腾炉12南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制燃煤产生Nox的方式1600K,基本全来自“燃料”NO1700K;75%来源于“燃料”NO18
9、73K;“热力”NO占(25-30)%燃料中的氮化合物分解产生HCN,CN,NHi,键能比N2小,低温分解13南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图煤粒N挥发分挥发分N焦炭焦炭NNON2N214南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制氮的转换率与含氮化合物的种类无关与含氮量有关15南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制氮的转换率与燃料/空气当量系数关系16南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制燃料氮与含N量和过量空气系数的关系Turner:上升NO上升含氮量上升N
10、O上升17南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制挥发N与焦炭N18南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制热速率与挥发N19南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制挥发N反应机理HCN,CNNNO N220南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制影响挥发NO的因素挥发份释放总量挥发份量越多,挥发NO越多;温度的影响着火区氧浓度过量空气系数稀释效应停留时间贫燃料富燃料21南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制焦炭No焦炭NO释放量与燃尽率的关系22南京航空航天大学能源与动力学院第三章
11、锅炉及工业炉排气污染与控制焦炭NO的生成机理焦炭NO的氧化速率焦炭NO的生成速率23南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制焦炭NO的消耗反应24南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制煤粉炉内焦炭NO的消耗反应速率25南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制燃烧方式对NO生成的影响过量空气系数26南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制炉内燃烧过程影响温度的影响27南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制温度变化28南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制降低N
12、ox途径:低N燃料过浓燃烧 N+NON2过淡燃烧(空气过量,降低温度)增加停留时间(燃料过量)29南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制降低Nox具体方法:分级燃烧(空气分级)再燃烧 (燃料分级)低氧燃烧浓淡偏差燃烧烟气再循环30南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制降低Nox具体方法:炉膛喷射脱硝:包括喷氨及尿素,喷入水蒸汽,喷入二次燃料。烟气脱硝:(1)干法脱硝。(烟气催化脱硝,电子束照射烟气脱硝)(2).湿法脱硝。31南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制分级燃烧 将燃料的燃烧过程分阶段完成。第一阶段减少供气量到70
13、%-75%;第二阶段将完全燃烧所需的其余空气通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA(Over Fire Air)”火上风”喷入炉膛。为了保证既能减少排放,又能保证锅炉燃烧的经济、可靠性,必须正确组织空气分级燃烧过程32南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制分级燃烧1级空气富燃料燃烧2级空气贫燃料燃烧33南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制分级燃烧燃烧室内分级燃烧燃烧器内分级燃烧34南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制燃烧室内分级燃烧减少Nox排放(15-30%)“火上风”喷口一次风煤粉35南京航空航天大学能源与动力
14、学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制燃烧器内分级燃烧36南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制采用分级燃烧需注意:一次风量与二次风量比例燃尽风率37南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制采用分级燃烧需注意:二次风送入位置燃尽风率38南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制再燃烧法Reburn Zone 1Reburning FuelPrimary coal+AirSecondary airBurnout airBurnout Zone1Flue gas再再燃燃低低NONOX X燃燃烧烧技技术术又又称称为为燃燃料料分分级级或或
15、炉炉内内还还原原(IFNRIFNR)技技术术,它它是是近近二二十十年年发发展展起起来来的的一一种种很很有有前前途途的的低低NONOX X技技术术,其其原原理示意图见图理示意图见图nn再再燃燃低低NONOX X燃燃烧烧技技术术可可以以大大幅幅度度降降低低NONOX X排排放放,一一般般情情况况下下可可以使以使NONOX X排放浓度降低排放浓度降低50%50%以上以上nn再再燃燃技技术术可可以以保保证证燃燃料料燃燃烧烧初初期期的的良良好好燃燃烧烧条条件件,可可以以解解决决其其他他低低NONOX X燃燃烧烧技技术术在在燃燃用用低低挥挥发发分煤种效果较差的问题。分煤种效果较差的问题。39南京航空航天大
16、学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制再燃烧区 燃尽区40南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制41南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制n国内外的研究者对天然气、煤粉、焦炉煤气、生物质燃料、水煤浆等不同燃料作为再燃燃料还原NOx机理和燃料特性、主燃区化学当量比、再燃区化学当量比、再燃燃料比例、再燃区温度和再燃区停留时间等因素对NOx再燃的影响及NOx再燃的数值模拟进行了研究。研究(尤其是NOx再燃的数值模拟)主要针对天然气再燃。n早在1980年日本三菱公司就将再燃技术应用于实际锅炉,NOx排放减少50%以上,美国能源部的“洁净煤技术”
17、计划也包括再燃技术,其示范项目分别采用煤或天然气作为再燃燃料,NOx排放减少30%到70%。在日本、美国、欧洲再燃技术大量应用于新建电站锅炉和已有电站锅炉改造,在商业运行中取得良好的环境效益和经济效益。42南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制低氧燃烧扩散燃烧43南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制低氧燃烧44南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制浓淡燃烧技术通过燃烧器将燃料空间分级,导致在燃烧室空间上形成偏离化学当量比的浓燃料区和淡燃料区分级燃烧和燃料再燃的方法是通过组合燃料和配风的空间位置来组织浓淡燃烧的一种形式。4
18、5南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制46南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制关键是如何组织浓淡分开47南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制烟气再循环再循环率r48南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制烟气再循环49南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制低N燃烧器阶段燃烧器自身再循环型浓淡燃烧器分割火焰型混合促进型50南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制阶段燃烧器51南京航空航天大学能源与动力学院第三章锅炉及工业炉排气污染与控制阶段燃烧器52南
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- 动力装置 排气 污染 噪声
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