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《循环流化床氮氧化物的产生与控制.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、循环流化床的燃烧调整对NOx排放的影响摘要：大气污染日益引起社会的重视，锅炉作为大气污染物排放的重要来源，对排放的影响至关重要，随着国家大气排放新标准的下发，对锅炉的排放进一步的严格要求，本文就对循环流化床锅炉在氮氧化物生成及控制的机理进行讨论，作为以后工作中操作的理论基础。循环流化床燃料煤燃烧过程中产生的氮氧化物NOx主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),此外还有氧化二氮(N2O)。在生成的氮氧化物中,NO占90%以上,NO2占5%~10%,而N2O只占1%左右。其中N),可分为三种:(1)热力型(又称温度型)NOx,它是由空
2、气中的氮气在高温下氧化而生成的。(2)燃料型NOx它是由燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而接着氧化反应生成(3)快速型NOx,它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团反应生成的。N2O和燃料型NO2一样,也是从燃料的氮化合物转化生成的,它的生成过程和燃料型NO的生成和破坏密切相关。由于循环流化床的运行温度围850Co-----950Co而温度低于1350C0几乎没有热力型的NOx产生；快速型NOx受温度的影响不大。一般情况下,对不含氮的碳氢燃料在较低温度燃烧时,才重点考虑快速型NO,在流化床燃烧条件下,一般不考虑快速型快速型NO
3、x受温度的影响不大。一般情况下,对不含氮的碳氢燃料在较低温度燃烧时,才重点考虑快速型NO,因此这里不对温度型和快速型氮氧化物进行讨论。一、NOx的生成机制1.燃料型NOx的生成机理煤中氮的化合物在燃烧过程中发生热分解,氧化而生成的NOx称为燃料型NOx。燃料型NOx是循环流化床中生成NO2的主要部分,其含量常超过95%。煤炭中的氮含量一般在0.5%~2.5%左右,它们以氮原子的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,煤中氮与上述化合物的C—N结合键能较小,在燃烧时日很容易分解出来。因此,从氮氧化物生成的角度看,氧更容易首
4、先破坏C—N键而与氮原子生成NOx。由于燃料型NOx的生成和破坏过程不仅和煤种特性、煤的结构、燃料中的氮受热分解后在挥发分和焦炭中的比例、成分和分布有关,而且大量的反应过程还和燃烧条件如温度和氧及各种成分的浓度等密切相关。燃料型NOx的生成机理如下:(1)在一般燃烧条件下,燃料中氮的有机化合物首先被热分解成氰(FCN)、(NH3)和CN等中间产物,它们随挥发分一起从燃料中析出,称之为挥发分N。挥发分N析出后仍残留在焦炭中的氮化合物,称之为焦炭N。如果煤中的挥发分增加、热解温度和热解速度提高,且煤颗粒减小时,那么挥发分N增加,而焦炭N相
5、应减少。(2)挥发分N中最主要的氮化合物是HICN和NH3。HICN和NHl3在挥发分N中所占的比例不仅取决于煤种及其挥发分的性质,而且与氮和煤的碳氢化台物的结合状态以及烧条件等有关。(3)挥发分N中的HCN会氧化成NCO。其中:在氧化性气氛中,NOC直接氧化成NO,而在还原性气氛中,NCO生成NH、NH在还原性氛中生成N2,在氧化性气氛中生成NO。(4)挥发分中NH3与OH、O或H反应生成NH2,NH2进一步反应生成NH,NH氧化生成NO);NH2还可能还原NO生成N2。(5)在通常的煤燃烧温度下,燃料型NOx主要来自挥发分N。煤粉
6、燃烧时由挥发分生成的NOx,占燃料型NO的60%~80%,由焦炭N所生成的NOx占到20%~40%,焦炭N的析出情况比较复杂,这与氮在焦炭中N-C、N-H之间的结合状态有关。研究表明,在氧化性气氛中,随着过量空气的增加,挥发分NOx迅速增加,明显超过焦炭NOx，而焦炭N的增加则较少。(6)NOx的还原。NOx当遇到还原性气氛(富燃料燃烧或缺氧状态)时,会还原成氮分子,这样使最初生成的NOx的浓度发生变化,所以,煤燃烧设备烟气中NO,的排放浓度最终取决于NO的生成反应和NO的还原或破坏反应的综合结果。(7)煤燃烧时,燃料N只有一部分最终
7、生成NO,其余的燃料N常以NH3的形式分解出来,再转化为N2。燃料氮转化为NO的转化率与煤种特性和炉內燃烧条件有关,一般煤中固定碳的含量相对于挥发分的含量越高,过量空气系数越低,转化率越低。2.N2O的生成机理常规燃煤设备中N2O的排放值很低,但随着流化床技术的发展,人们发现流化床锅炉所排放的N2O浓度比其他燃烧方式排放的N2O大得多,因而N2O的排放问题逐渐受到人们的重视。N2O是一种燃料型氮氧化物,其生成机理和燃料型NO很相似,也是在挥发分析出和燃烧期间,挥发分N首先析出并生成挥发分NO,然后NO再和挥发分N中的HCN,NCO、N
8、H;发生反应生成N2O。因此,NO的存在是生成挥发分N2O的必要条件。同时焦炭N也会在一定条件下通过多相反应生成N2O。影响N2O生成的因素很多,其中主要有:床温、过量空气系数、停留时于间、煤等。研究表明,N2O达到最大
