燃煤锅炉NOx形成机理及其排量控制技术探讨

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1、第l4卷第2期重庆电力高等专科学校学报2009年6月Vo1．14No．2JournalofChongqingElectricPowerCollegeJun．2009燃煤锅炉NOx形成机理及其排量控制技术探讨曹义文(国电达州发电有限公司，四川达卅I635066)【摘要】电站锅炉燃烧过程中产生的NO严重危害大气环境，降低NO排量对于环保有着重要意义。通过对N0形成机理的分析，阐述燃烧过程中控制N0生成和降低排放量的原则，提出煤粉炉分级燃烧技术低NO燃烧技术和降低NO排量的脱硝技术等。【关键词】电站锅炉；NO；分级燃烧；脱硝【中图分类号】X511【文献标识码】B【文章编号】1008—

2、8032(2009)02—0015—04机理来看，主要有热力型、燃料型和快速型三部U再IJ青分。氮氧化物有NO、NO、N：O、N2O、N0等，但1．1热力型NO在燃烧过程中生成的氮氧化物，几乎全是NO和热力型NO是由于燃烧时空气中N：在高温下NO，通常把这两种氮的氧化物称为NO。NO是氧化而产生的，NO的生成机理可用如下一组不分一种危害人体健康，破坏大气环境的污染物。燃煤支链锁反应来说明：电站锅炉是NO的主要排放源，2000年全国电站N2+O=NO+N(1)锅炉NO的平均排放浓度为750mg／In，NO排放N+O2=NO+O(2)总量为258．02万吨，而2007年NO排放量为

3、838．式(1)是控制步骤，因为它需要高的活化能，反应3万吨，比2000年增长580万吨左右。按照较难发生，因而在火焰中不会生成大量的NO。当GB13223—2003((火电厂大气污染物排放标准》规燃烧温度低于1500oC时，热力型NO的生成量极定，干燥无灰基挥发分V大于20％的新建燃煤锅少，几乎观测不到；当燃烧温度高于1500o【=时，这炉NO排放限值为450mg／Nm，根据调查(按O一反应才变得明显。实验表明，温度在1500~C附近变化时，温度每增大100％，反应速度将增大6～为6％计算)固态排渣煤粉炉NO的平均排放量为7倍。由此可见，温度对这种NO的生成具有决定600～1

4、200rag／Nm。随着国家对环保的13益重性的影响，故称为热力型NO。视，我国对火电厂的污染物排放控制也将更加严1．2快速型NO格，所以研究煤燃烧过程中NO的生成机理以及其控制方法，开展实验研究，对促进国民经济的发展快速型NO是由于燃料挥发物中的碳氢化合和改善生态环境具有重要的现实意义。物高温热分解生成的CH自由基，和空气中的氮反应生成HCN和CN，再进一步与氧作用以极快的反1NO燃烧生成机理应速率生成的NO，其形成时间只需约60ms。所煤粉燃烧过程中所产生的氮氧化物NO主要生成的这种NO与炉膛的压力的0．5次方成正比。快速型NO的生成量和温度的关系不大。是NO和NO2；其中

5、NO约占90％以上，而NO：只占5％～10％。因而在研究燃煤锅炉的NO生成1．3燃料型NO时，一般主要讨论NO的生成机理。从NO的生成燃料NO是燃料中含有的氮化合物在燃烧过收稿日期：2009—03—02作者简介：曹义文(1972一)，助理工程师，研究方向：热能动力工程。l6重庆电力高等专科学校学报第14卷程中热分解又接着氧化而生成的，主要是在燃料燃前主要有轴向和径向分级燃烧两种形式j。烧的初始阶段生成，而且在煤粉炉中大约占全部2．1．1轴向分级燃烧NO的75％～90％，对其研究仍在继续深入。轴向分级燃烧方式即火上风方式是将燃烧所煤中氮含量一般在0．5％～2．5％左右，以氮需的二

6、次风分两部分进入炉膛：一部分为主二次原子的状态与各种碳氢化合物结合成氮的环状或风，约占二次风总量的70％～85％；另一部分为火链状，以N—H或N—C键的形式存在，N—H与上风，约占二次风量的15％～30％。如此，炉膛内N—c比空气中氮分子N—N键能小很多，更容易形成3个燃烧区域，即热解区、贫氧区和富氧区，如氧化断裂生成NO，所以燃料型NO比热力型NO图1所示。热解区中煤粉和一次风混合燃烧，会生更容易形成。成少量的热力型NO；贫氧区中燃料不完全燃烧，抑制了燃料性NO的生成；富氧区中火上风促成了2NO排量控制策略燃料的完全燃烧。整个过程减少了热力型NO的根据大量火力发电厂长期的运行

7、经验和监控生成，同时抑制了燃料型NO的生成，降低了NO结果分析，得出了控制NO排放的基本规律。NO的总排放量，实现了高效低NO燃烧的要求。生成的一般规律是燃烧环境中的氧气浓度越高，温度越高，以及温度场越不均匀，生成量越大。所以在日常运行时应该尽量做到：(1)减少燃烧空间中的氧浓度，即降低过量空气系数；(2)在有过剩空气的条件下，降低局部高温和平均温度水平；(3)缩短燃烧产物在高温高氧燃烧区内的停留时间；而在氧浓度较低的条件下，则应维持足够的停留时间，使燃料中的N不易生成NO，并使已有的NO经