锅炉燃烧过程中氮氧化物的生成原因及其治理方法

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1、锅炉燃烧迓程由蠹霸化物髓生成原因及其治理方法上海市机电设备研究院何晓平摘要本文根据笔者在国外学习、工作之心得，阐述燃油燃气锅炉燃烧造成的污染——氮氧化物(NOx)的生成机理及其低NOx(抑制NOx生成)技术，同时介绍我国与世界发达国家治理NOx物污染的现状，以期引起大家对NOx物污染的重视。关键词氮氧化物NOx低氪燃烧随着改革开放的发展及人民生活水平的提高，环境保护正日益受到重视。国家环保总局通过划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区，对各地区的污染物排放提出了具体控制要求。近年来，通过在燃煤锅炉上推广烟气脱硫技术，通过采用清洁能源、推广

2、使用燃油燃气锅炉，通过限制开采高硫分高灰分的煤矿，烟气台尘量及二氧化硫对大气的污染将会有较大的改观。随着燃油燃气锅炉的广泛使用，一个以前没被注重的污染源——氮氧化物的污染将会变得越来越严重，对此不能不引起足够的重视。一、氮氧化物(NOx)的生成原因分析在大气中存在的氮氧化物有NO、N02、N20、N203、N204、№Os等；在煤、石油、天然气等燃料的燃烧时产生的氮氧化物有NO、N02等，通常把这二者统称为氮氧化物(NOx)。在燃烧过程中生成的NOx，通常是通过如下两种途径生成的：1)燃烧时空气中所含氮气与氧气在高温状态下反应生成NO

3、，称为温度NOx。2)燃料中所含各种氮化合物的一部分在燃烧时氧化生成NO，称为燃料NOx。温度NOx的生成化学反应为吼+M：20+M(M是第三种物质)O+N2≈No+NN+02：N0+ON+OH≈NO+H影响温度NOx生成的原因主要有三个：1．燃烧温度2．在燃烧区域的氧化浓度3．燃烧气体在高温区域的滞留时间·149·上述三个因素对Nth生成量的影响详见图一、图二、图三。由图一知．随着燃烧温度的上升，NOx的生成量呈数量级上升；由圈二知，随着过量空气系数增大亦即氧气浓度增加时，Nox的生成量急剧上升：由图三知，随着燃烧4t体在高温区域的

4、滞留时间增加，N0x的生成量随之增加。∥卞，／÷。糁了≮}，￡金／姑‘、j7柽，，o、／岁溏／。／／，彳岁。

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9、叫蓑如2挝量辛气最数3】O一2f0‘I图3理论燃烧温度下滞龆时间与N0x生成量滞衙“j问sF=2二∞K囝2N0生成量与滞留时闻的关系(过量空气的影响)燃料NOx的生成量与燃料中所含氮化合物的多少有直接关系。同时，与燃烧时的火焰温度、氧气浓魔等因素有黄。。『Nm抑制技术_f：主：三一}耋蓁蓁薹翥纂磊囊置，融治

10、理技术一k改善～f纛蠢篓款理旧脱硝技护嚆慧篙麓乒法等’率的同时也增加了NOx的生成量。因此如何在保证热效率的同时抑制NOx的生成，就成为治理Nox技术研究的主要方向通过对NOx生成原因的分析，采用下列对应措施可抑制NOx的生成生成啄凼气体滞留时间●火·毓温度氧气浓睦燃料中氨含量近年来，抑制NOx生成的技术在欧美、日本等发达国家取得了很大的进展，其方法主要如下：(一)改变锅炉的运行工况1．选择合适的过量空气系数为保证燃料完全燃烧，通常在保证燃烧所需的理论空气量外，还需供给一定比例的过量空气。当过量空气系数取得过小时，可能导致不完全燃烧；

11、过量空气系数取过大，则将增加排炽热损失。经对目前使用的锅炉调查发现，许多锅炉的过量空气系数均取得较大。在高温燃烧过程中，如过量空气系数大则燃气中氧气浓度高；将大量生成NOx。因此，选择合适的过量空气系数，即在保证燃烧热效率的前提下取较小的过量空气系数，以尽量降低烟气中氧气浓度，将能有效抑制NOx的生成。2．确定合适的锅炉负荷由于用户热负荷经常波动，当要求锅炉高负荷运行时，通常增加鼓引风机风量使炉温升高，此时过量空气系数往往较大，炉温很高，生成的NOx量很多。如使锅炉在非满负荷状态下平稳运行，降低炉膛温度，则可有效抑制NOx的生成。在热

12、力系统中，通过设置蒸汽蓄热器，可收到节能和减少NOx污染的双重效2果。聃3．确定合适的空气预热温度当在水管锅炉中，为提高热效率，常设置空气禽预热器以提高燃烧用空气的温度。该预热温度的i提高，导致炉膛温度上升，促进rNO的生成，垂1其相应关系详见图四。所以适当降低空气预热温、r度可抑制No的生成。哩(二)改变锅炉的燃烧装置兰1．低NOx燃烧器目前，日本、欧美国家锅炉上配置的低NOx燃烧器，大致为如下三种：颤热审气温度(。c)1)自身再循环低NOx燃烧器图4预热空气温度与NOx浓度关系这种形式的燃烧器，是在燃烧过程巾吸入炉15l-降低火焰

13、温度，达到2)二次(或多次)燃烧型低NOx燃烧器这种形式的燃烧器将燃烧所必需的空气量分为一次、二次(或更多次)空气(详见图六、七)。当一次空气参与燃烧时，其不完全燃烧生成物与二次(或更多次)空气混合再予燃烧，以达到完全燃