氮氧化物生成機(jī)理及控制技術(shù)

1、氮氧化物生成機(jī)理及控制技術(shù) 氮氧化物生成機(jī)理及控制技術(shù)前言： 前言：能源與環(huán)境是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的兩大問(wèn)題，如何文明用能、合理用能已經(jīng)成為人們?cè)絹?lái)越關(guān)注的話題。在能源的利用中，礦物燃料的燃燒要排放出大量污染物。例如，我國(guó)每年排入大氣中的 87%的 SO2、68%的 NOx 和 60%的粉塵均來(lái)自于煤的直接燃燒，因此，文明用能、合理用能，發(fā)展高效、低污染的清潔煤燃燒技術(shù)，降低 NOx 和 SO2 的排放量是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。循環(huán)流化床鍋爐是

2、最近二十年里發(fā)展起來(lái)的一種新型燃燒技術(shù)，它的主要特點(diǎn)在于燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)、反復(fù)地進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，爐內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。它不但能達(dá)到 90%的脫硫效率和與煤粉爐相近的燃燒效率，而且具有燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)循環(huán)流化床鍋爐中的 NOx 生成機(jī)制進(jìn)行深入研究，分析影響 NOx 濃度的因素，探討控制 NOx 排放量的措施，為循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供參考。1 NOx NOx 的生成機(jī)

3、制 的生成機(jī)制煤燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），這兩者統(tǒng)稱為 NOx，此外還有少量的氧化二氮（N2O）產(chǎn)生。和 SO2 的生成機(jī)理不同，在煤燃燒過(guò)程中氮氧化物的生成量和排放量與煤燃燒方式、特別是燃燒溫度和過(guò)量空氣系數(shù)等燃燒條件關(guān)系密切。在煤燃燒過(guò)程中，生成的 NOx 途徑有三個(gè)：（1）熱力型 NOx（Thermal NOx），它是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸傻?。?）燃料型 NOx（Fuel NOx

4、），它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過(guò)程中熱分解而又接著氧化而生成的 NOx。（3）快速型 NOx（Prompt NOx），它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的炭氫離子團(tuán)如 CH 等反應(yīng)生成的 NOx。其中燃料型 NOx 是最主要的，它占總生成量的當(dāng)風(fēng)分級(jí)時(shí)，可有效地降低 NOx 的排放量。一般情況下，二次風(fēng)從床上一定距離送入較好，如果過(guò)低則對(duì) NOx 的排放量影響甚小。隨著一次風(fēng)量的減少、二次風(fēng)量的增加，N 被氧化的速度下降，NOx 排放量也

5、隨之下降，并在某一風(fēng)量分配下達(dá)到最小值。2．3 燃燒溫度的影響 燃燒溫度的影響燃燒溫度對(duì) NOx 的排放量的影響已取得共識(shí)，即隨著爐內(nèi)燃燒溫度的提高，NOx 的排放量將升高，因此，可以通過(guò)降低床溫來(lái)控制 NOx 的排放量。但是，床溫的降低會(huì)帶來(lái)兩個(gè)不利的后果，一個(gè)是 CO 爐內(nèi)濃度將增加，不完全燃燒熱損失增大，從而使得燃燒效率下降；另一個(gè)是不利于 N2O 分解，從而使得N2O 的排放濃度增加。2．4 脫硫劑的影響 脫硫劑的影響在循環(huán)流化

6、床鍋爐中，加入的脫硫劑為石灰石，其直接目的是降低 SO2 的排放量，同時(shí)對(duì) NOx 的排放量也會(huì)產(chǎn)生明顯的影響，使 NO 上升。脫硫劑的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是富余 CaO 作為強(qiáng)催化劑會(huì)強(qiáng)化燃料氮的氧化速度，使 NO 的生成速度增加；另一個(gè)是富余的 CaO 和 CaS 作為催化劑會(huì)強(qiáng)化 CO還原 NO 的反應(yīng)過(guò)程。一般情況下，CaO 對(duì)燃料氮氧化物生成 NO 的貢獻(xiàn)大與其對(duì)還原性氣體還原 NO 的貢獻(xiàn)，從而使得 NOx 排放量增