脫氮

氮氧化物的產生機理及脫氮技術原理:

一、氮氧化物的產生機理

在氮氧化物中,NO占有90%以上,二氧化氮占5%-10%,產生機理一般

分為如下三種:(a熱力型

燃燒時,空氣中氮在高溫下氧化產生,其中的生成過程是一個不分

支連鎖反應。其生成機理可用捷里多維奇(Zeldovich反應式表示。

隨著反應溫度T的升高,其反應速率按指數規律。當T<1500℃時,NO

的生成量很少,而當T>1500℃時,T每增加100℃,反應速率增大6-7

倍。

熱力型氮氧化物生成機理(Zeldovich反應式

在高溫下總生成式為

(b瞬時反應型(快速型

快速型NOx是1971年Fenimor經典老歌歌名大全集 e通過實驗發現的。在碳氫化合物燃

料燃燒在燃料過濃時,在反應區附近會快速生成NOx。

由于燃料揮發物中碳氫化合物高溫分解生成的CH自由基可以和空氣

中氮氣反應生成HCN和N,再進一步與氧氣作用以極快的速度生成,其

形成時間只需要60ms,所生成的與爐膛壓力0.5次方成正比,與溫度的

關系不大。

上述兩種氮氧化物都不占NOx的主要部分,不是主要來源。

(c燃料型NOx

由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成。由于燃料中氮的熱分解溫度

低于煤粉燃燒溫度,在600-800℃時就會生成燃料型,它在煤粉燃燒NOx

產物中占60-80%。

在生成燃料型NOx過程中,首先是含有氮的有機化合物熱裂解產生

N,CN,HCN

和等中間產物基團,然后再氧化成NOx。由于煤的燃燒過程由揮發份燃

燒和焦炭燃燒兩個階段組成,故燃料型的形成也由氣相氮的氧血糖正常值最新標準 化(揮發

份和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭兩部分組成。

燃料中氮分解為揮發分N和焦炭N的示意圖

二、低NOx燃燒技術原理

對于沒有脫硝設備和脫硝燃燒器的燃煤鍋爐來說,也就是采用低氮燃

燒技術來減少NOx的生成機會。

1在燃用揮發分較高的煙煤時,燃料型NOx含量較多,快速型NOx極

少。燃料型NOx是空氣中的氧與煤中氮元素熱解產物發生反應生成NOx,

燃料中氮并非全部轉變為NOx,它存在一個轉換率,降低此轉換率,控

制NOx排放總量,可采取:

(1減少燃燒的過量空氣系數;

(2控制燃料與空氣的前期混合;

(3提高入爐的局部燃料濃度。

2熱力型NOx:是燃燒時空氣中的N2和O2在高溫下生成的NOx,產生

的主要條件是高的燃燒溫度使氮分子游離增加化學活性;然后是高的氧

濃度,要減少熱力型NOX的生成,可采取:

(1減小燃燒最高溫度區域范圍;

(2降低鍋爐燃燒的峰值溫度;

(3降低燃燒的過量空氣系數和局部氧濃度。

具體來說,就是在保證鍋爐燃燒安全的前提下,采取以下措施來減少

氮氧化這么近 物的

生成:

1、低過量空氣燃燒

使燃燒過程盡可能在接近理論空氣量的條件下進行,隨著煙氣中過量

氧的減少,可以抑制NOx上半年最后1天 的生成。這是一種最簡單的降低NOx排放的

方法。一般可降低NOx排放15~20%。但如

爐內氧濃度過低（3%以下,會增加化學不完全燃燒熱損失,引起飛

灰含碳量增加,使鍋爐燃燒效率下降。因此,在鍋爐運行時,應選取最

合理的過量空氣系數。

2、空氣分級送入爐膛

基本原理是將燃料的燃燒過程分階段完成,采用倒三角的配風方式。

在第一階段預燃階段,將從一次風室供入爐膛的空氣量減少（相當于

理論空氣量的80%,使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。此時密

相區內過量空氣系數<1因,而降低

了

燃燒區內的燃燒速度和溫度水平。因此,不但延遲了燃燒過程,而且在

還原性氣氛中降低了生成NOx的反應率,抑制了NOx在這一燃燒中的

生成量。第二階段:燃燼階段,為了完成全部燃燒過程,完全燃燒所需

的其余空氣則通過布置在密相區中上部及過渡區的專門二次風噴口送入

爐膛,與密相區下部在“貧氧燃燒”條件下所產生的煙氣混合,在

>1的條件下完成全部燃燒過程。這一方法彌補了簡單的低過量空氣燃

燒的缺點。在密相區內的過量空氣系數越小,抑制NOx的生成效果越

好,但不完全燃燒產物越多,導致燃燒效率降低、引起結渣和腐蝕的可

能性越大。因此,為保證既能減少NOx的排放,又保證鍋爐燃燒的經

濟性和可靠性,必須正確組織空氣分級燃燒過程。

3、燃料分級燃燒

在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產物CO、H2、C

和CnHm時,會發生NO的還原反應,重新還原為N2。利用這一原理,將

主要燃料送入密相區,在>1條件下,燃燒并生成NOx。送入密相區的

燃料稱為一次煮玉米需要多長時間 燃料,其余15~20%的燃料則在主燃燒器的上部送入懸浮

區,在<1的條件下形成很強的還原性氣氛,使得在密相區中生成的

NOx在懸浮區（再燃區內被還原成氮分子,送入懸浮區的燃料又稱為二

次燃料,或稱再燃燃料。在再燃區中不僅使得已生成的NOx得到還原,

還抑制了新的NOx的生成,可使NOx的排放濃度進一步降低。

三、低氮燃燒改造措施

1、鍋爐NOX初始排放過高的原因

鍋爐燃燒不合理,一、二次風沒有做到合理分配,爐膛溫度局部偏

高,氧氣濃度偏高,爐內燃燒不均勻,使得鍋爐出口NOx含量偏高。

2、技改措施和方法

1控制供煤系統的燃煤顆粒度

保證鍋爐入口燃煤粒度控制在8mm以下,以降低鍋爐一次風用量。

2二次風的棒英文 合理分級

降低一次風風量后,可適當增加二次風風量。原鍋爐設有三層二次風

入口風管,但由于原鍋爐設計一次風量較大,因此二次風管道配置偏

小,考慮到降低鍋爐燃燒系統改造投資成本,基本維持原有的二次風管

道分配;但需要增加二次風管徑,在每個二次風管道上設置手動調節

門,根據鍋爐燃燒情況,調整調節門開度,達到二次風的最佳合理分

配。為了更好的進行分級配風,減少NOx的生成,將原有三層入風口的

中間一層進行封堵,在爐膛衛燃帶上邊沿下部約500mm處,增設二次風

管。

除了考慮高度方向的分級,還要求對水平方向進行分級,以達到爐膛

氧量分配均勻的目標。水平方向的二次風分級主要通過適當調整兩側和

中間風管管徑的辦法來實現。

對于目前設計的傳統二次風母管前后聯絡風箱,這部分風箱一般都需

要適當擴大,以滿足二次風特殊送風比例關系的要求,否則會影響靜壓

風箱或者等壓風箱二次風分配原理,不利于二次風取風點的均勻性。

3二次風入口端直管段的確定

為了形成良好的二次風進入爐內的射流噴射效果,保持基本射程而

不被擴散,要求二次風入口端的直管段至少為二次風管內徑的6~8倍

以上,原來不足的要設法予以延長,可以在直

管段前設置大彎曲半徑的彎管,達到基本直管段要求。

4二次風噴口、射流水平角度和調節閥門的選擇

為了不妨礙二次風形成直線型非擴散射流,采用直管段直接插入爐

墻上的二次風噴口中。在選材時,與高溫物料接觸的這一小段金屬管

件,必須選用耐磨抗高溫金屬材質。

每個二次風分風道,選用手動調節風門。

為了增加二次風在爐膛內的穿透性,提高燃燒效率,適當減少二次

風入爐射流的水平夾角。

5尾氣再循環

煤進入熾熱燃燒的料層之后受熱分解,在熱分解過程中,煤中含的

氮也作為揮發分而氣化。但是溫度不同,氣化的氮氧化合物占總氮的

化合物比例也不同。溫度為800~900℃時,只占總氮的30%,在1000℃時

才占50%~60%。在熱分解氣化的氮化合物中,主要成分是NH3、HCN和

N2,這些中間產物再與含氧化合物反應生成NO。隨著床溫不同,他們所

占比例也不同。在通常的床溫條件下NH3占相當大的比例。當溫度升

高時,NH3含量減少,這是因為在高溫條件下NH3分解成N2和H2的結

果。通常NO濃度是指流化床鍋爐出口處NO的濃度,沒有涉及流化床

鍋爐內部各處NO的變化情況。實際上,在布風板附近（約300mm高

度,NO濃度因為燃料揮發分的析出氧化急劇達到最大值,然后隨高度方

向逐漸下降。在沸騰層表面一定距離后逐漸穩定在一定的濃度。這是

由于在床層底部給煤集中,空氣與燃料分配的比例不均和底部燃燒還

不夠強烈,底部的氣流具有較高的氧濃度,致使NO大量生成。隨著床

層增高,一方面流化床順蘇處于強烈的流化燃燒狀態,需要大量氧氣,

而氣泡的分割使床層密相區處于空氣不足狀態,NO生成量減少。另一

方面流化床內含有大量的NH3、CO、H2等,使已經生成的NO與C、NH3

等發生還原反應,NO濃度沿著流化床鍋爐高度降低到一個穩定的數

值。因此,盡可能的減少一次風,使床層下部處于缺氧狀態,可以減少

NO的生成。但是,由于維持良好流化與控制料層溫度的需要,一次風

的供入量有最低數值的要求,引入含氧量比較低的尾氣混入一次風中,

可以在不減少總一次風量的同時減少供入的氧氣,料層底部處于缺氧

狀態,而依然可以維持正常流化,從而顯著降低NO的排放。

在控制燃煤顆粒度的條件下,降低鍋爐一次風的風量。同時為了有

效減小鍋爐一次風含氧量,又滿足鍋爐一次風流化風量需求,從引風

機出口擋板門后增設一臺離心風機,將引風機出口凈煙氣通過加壓

后,送入鍋爐一次風機入口,充當鍋爐一次風。以有效降低一次風含

氧量,增加風量分配調節裕度。

四、恒濤公司性能保證

通過鍋爐低氮燃燒改造,投標方保證:

1低氮燃燒改造后,鍋爐燃燒效率不小于現有水平,鍋爐飛灰、渣

的殘碳含量不大于現運行值;

2不降低現有鍋爐運行出力;

3在鍋爐滿負荷運行語文學習總結 時,在不投入爐內噴鈣脫硫的情況下,氮氧

化物排放濃度不高于220mg/m3（標態,干基,6%O2。