工程燃烧学工程燃烧学 (44).ppt

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1、www.islide.cc1第三节 氮氧化物的形成与防治第十章 燃烧污染物的形成与防治l氮氧化物 三、氮氧化物的形成与防治l燃烧产生的氮氧化物主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），合称为NOx。l燃料燃烧生成的NOx大部分都是NO，只有在急速冷却高温烟气时，有很少一部分NO转化为NO2。在800左右的低温燃烧过程中，有少量的氧化二氮（N2O）产生。l燃烧产生NOx的氮来源有两个，一个是燃烧用空气中的氮气，一个是燃料中的氮。NOx的生成机理可分为热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx三类。1.热力型NOx 三、氮氧化物的形成与防治l在高温条件下，空气中的氮气经氧化而生成的NOx，称为热

2、力型NOx，也称为温度型NOx。总反应为N2+O22NO；NO+0.5O2NO2l热力型NOx的特点是生成反应比燃烧反应慢，主要在火焰下游的高温区域生成NOx。l热力型NOx生成的主要影响因素是温度与氧浓度，温度对其生成速率的影响呈指数关系。温度小于1350时，热力型NOx的生成量很少；温度达到1600时，热力型NOx占总生成量的25%30%。2.燃料型NOx 三、氮氧化物的形成与防治l燃料型NOx是燃料中含氮化合物在燃烧过程中发生热分解，并进一步氧化而生成的。煤粉燃烧时，燃料型NOx约占80%90%。l煤中的氮一部分随挥发分析出，称为挥发分氮。挥发分氮是主要包括HCN（氰）和NH3（氨），两

3、者的比例与煤种和燃烧工况有关。当挥发分析出量占煤质量的10%15%时，挥发分氮开始析出，并且随着挥发分增加，以及加热速率增加而增加。l燃料氮的剩余部分则残留在焦炭中，称为焦炭氮。焦炭氮是一种相对较稳定的氮化合物，以氮原子状态与各种碳氢化合物结合成氮的环状化合物或链状化合物。三、氮氧化物的形成与防治l煤燃烧时由挥发分生成的NOx占燃料型NOx总量的60%80%，由焦碳氮所生成的NOx占20%40%。挥发分着火燃烧时，氧浓度大，温升快，故挥发分氮的NO生成速度快，转换率高。在焦炭表面的催化作用下，NO还会被CO还原成N2，故挥发分氮转化成NO的比例大于焦炭氮转化成NO的比例。l燃料型NOx的生成量

4、与燃料特性以及锅炉运行状况关系密切，强烈地依赖于局部氧浓度。因此减小局部空气过量系数将有效地抑制燃料型NOx的形成。l抑制NOx生成的基本原则是，主要控制燃烧火焰中心区域助燃空气的量，其次是降低火陷温度并缩短燃烧产物在高温火焰区的停留时间。3.快速型NOx 三、氮氧化物的形成与防治l碳氢化合物燃料过浓的预混燃烧火焰中，在反应区附近快速生成不同于热力型NOx的氮氧化物，称为快速型NOx。燃料燃烧时产生的CH自由基等撞击空气中的N2分子而生成CN和HCN，然后HCN等再进一步与氧反应，以极快速度生成的NOx。l快速型NOx的生成与温度关系不大，一般在富燃料碳氢火焰中占优，是在焦炭颗粒燃烧前快速生成

5、的。燃料型NOx是在快速型NOx生成之后开始生成的。l氮氧化物的控制 三、氮氧化物的形成与防治lNOx的控制主要分为炉内燃烧过程中抑制NOx的生成与烟气脱硝两类。l降低NOx排放的首选应是燃烧控制。只有采用燃烧控制措施不能满足排放标准时，才考虑安装烟气脱硝装置。三、氮氧化物的形成与防治1.燃烧中控制NOxl低过量空气系数燃烧l浓淡燃烧l燃料分级l空气分级燃烧l烟气再循环l低NOx燃烧系统为更好地降低NOx排放，往往将低NOx燃烧器和前述的低NOx燃烧方法组合在一起，进行燃烧整体优化设计，构成一个低NOx燃烧系统，达到燃烧过程中深度脱除NOx的目的。2.烟气脱氮l烟气脱氮技术是根据NO的物理和化学特性，脱除烟气中的NOx。l工业应用的烟气脱氮方法主要有还原法、氧化-吸收法、液体吸收法、电子束照射法、固体吸附法和微生物法等。三、氮氧化物的形成与防治SCR还原法脱硝SCR脱硝反应器