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《淺議低氮燃燒技術(shù)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、淺議低氮燃燒技術(shù)1水泥窯爐系統(tǒng)NOX形成機(jī)理大致介紹2現(xiàn)有低氮燃燒技術(shù)大致介紹3低氮燃燒技術(shù)的效果4改變?nèi)剂衔锘阅?提高生料易燒性6、新型干法水泥應(yīng)對(duì)脫硝的相應(yīng)措施1、水泥窯爐系統(tǒng)NOX形成機(jī)理大致介紹1.1NOX的生成機(jī)理窯爐內(nèi)產(chǎn)生的NOX主要有三種形式,高溫下N2與O2反應(yīng)生成的熱力型NOX、燃料中的固定氮生成的燃料型NOX、低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的瞬時(shí)型NOX.1.2熱力型NOX:由于是燃燒反應(yīng)的高溫使得空氣中的N2與O2直接反應(yīng)而產(chǎn)生的,以煤為主要燃料的系統(tǒng)中,熱力型NOX為輔。?
2、一般燃燒過程中N2的含量變化不大,根據(jù)澤里多維奇機(jī)理,影響熱力型NOX生成量的主要因素有溫度、氧含量、和反應(yīng)時(shí)間。?熱力型NOX產(chǎn)生過程是強(qiáng)的吸熱反應(yīng),溫度成為熱力型NOX生成最顯著影響因素。研究顯示,溫度在1500K以下時(shí),NO生成速度很小,幾乎不生成熱力型NO,1800K以下時(shí),NO生成量極少,大于1800K時(shí),NO生成速度每100K約增加6-7倍。?溫度在1500K以上時(shí),NO2會(huì)快速分解為NO,在小于1500K時(shí),NO將轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2,一般廢氣中NO2占NOX的5-10%,排入大氣中NO最終生成N
3、O2,所以在計(jì)算環(huán)境影響量時(shí),還是以NO2來計(jì)算??梢哉f,窯爐內(nèi)的溫度及燃燒火焰的最高溫度是影響熱力型NOX生成量的一個(gè)重要指標(biāo),也最終決定了熱力型NOX的最大生成量。因此,在窯爐設(shè)計(jì)中,盡量降低窯爐內(nèi)的溫度并減少可能產(chǎn)生的高溫區(qū)域,特別是流場變化等原因而產(chǎn)生的局部高溫區(qū)。燃燒器設(shè)計(jì)中,要具備相對(duì)均勻的燃燒區(qū)域來保證燃料的燃燒,降低火焰的最高溫度。這些都是有效降低熱力型NOX的有效辦法。?熱力型NOX生成量與氧濃度的平方根成正比,氧含量也是影響熱力型NOX生成量的重要指標(biāo)。隨O2濃度增加和空氣預(yù)熱溫度的
4、增加,NOX生成量上升,但會(huì)有一個(gè)最大值。O2濃度過高時(shí),過量氧對(duì)火焰有冷卻作用。利用空氣時(shí),O2含量增加,過??諝庀禂?shù)增加,并帶入更多吸熱的N2,降低火焰溫度。NOX生成量因溫度降低反而有所降低。?反應(yīng)時(shí)間也是一個(gè)重要指標(biāo),熱力型NOX生成是個(gè)緩慢過程,在高溫區(qū)域,反應(yīng)時(shí)間與NOX生成量呈線性關(guān)系。窯爐設(shè)計(jì)中,盡可能地減少燃料和介質(zhì)在高溫區(qū)域特別是高氧含量高溫區(qū)域的停留時(shí)間,可有效降低熱力型NOX的生成。在窯爐已成型時(shí),在高溫區(qū)域形成局部低氧或缺氧環(huán)境,在低溫區(qū)域增氧,在保證燃燒充分條件下,也可有效降
5、低熱力型NOX的生成。1.3燃料型NOX:由燃料中N反應(yīng)而生成,以煤為主要燃料的系統(tǒng)中,燃料型NOX約占60%以上。?燃料型NOX主要在燃料燃燒初始階段形成,主要是含氮有機(jī)化合物熱解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物N、CN、HCN等氧化生成NOX。燃料型NOX較熱力型更易于生成。煤的氮含量約0.5-2.5%。?當(dāng)煤熱解脫去揮發(fā)份時(shí),煤揮發(fā)份中的N,其一部分以胺類(RNH、NH3)、和氰類(RCN、HCN)等形式隨揮發(fā)份析出,揮發(fā)份中N占煤中N的比例隨煤種和熱解溫度不同而不同,其最主要的化合物是HCN和NH3。在1800K
6、高溫下,一般地煤揮發(fā)份N轉(zhuǎn)為NO的比例約10%。?HCN遇氧后生成NCO,繼續(xù)氧化則生成NO。如被還原則生成NH,最終生成N2。已經(jīng)生成的NO,在還原氣氛下也可被NH還原為N2。NH3在氧化氣氛中會(huì)被依次氧化成NH2、NH,甚至被直接氧化成NO。在還原氣氛中,NH3也可以將NO還原成N2。NH3可以是NO的生成源,也可以是NO的還原劑??梢?,揮發(fā)份N燃燒時(shí),在氧化氣氛特別是在強(qiáng)氧化氣氛下,其傾向于向NO轉(zhuǎn)化,在強(qiáng)還原氣氛下,其傾向于向N2轉(zhuǎn)化。在實(shí)際生產(chǎn)中,燃燒過程大多數(shù)是在氧化氣氛中進(jìn)行的,由于反應(yīng)和
7、燃燒流場的復(fù)雜性,揮發(fā)份N不可能全部轉(zhuǎn)化為NO,即使在強(qiáng)還原氣氛中,也不可能全部轉(zhuǎn)化為N2,取決于反應(yīng)溫度、氧含量、反應(yīng)時(shí)間以及煤的特性。?焦碳N在燃燒時(shí)也可能生成NOX,一般占燃料型NOX的20-40%。有認(rèn)為焦碳N可直接在焦碳表面生成NOX。或者和揮發(fā)份N一樣,以HCN和CN途徑生成NO。研究表明,焦碳N轉(zhuǎn)變?yōu)镹OX是在火焰尾部焦碳燃燒區(qū)生成的,這一部位的氧含量比主燃燒區(qū)低,而且焦碳顆粒因溫度較高發(fā)生熔結(jié),使孔隙閉合,反應(yīng)比表面積減少,相對(duì)揮發(fā)份N來說生成NOX量少些。即使在較強(qiáng)氧化氣氛下,也會(huì)存在
8、焦碳顆粒周圍形成局部還原區(qū)域,同時(shí)碳和煤灰中的CaO催化還原NOX,限制了焦碳N轉(zhuǎn)化為NOX。?影響燃料型NOX生成因素較多,與溫度、氧含量、反應(yīng)時(shí)間,及煤粉的物理和化學(xué)特性有關(guān)。。溫度?溫度的升高對(duì)燃料型NOX生成量有促進(jìn)作用。在1200℃以下時(shí),其隨溫度升高顯著增加,溫度在1200℃以上時(shí),增速平緩。對(duì)于燃料型NOX,燃料中N越高、氧濃度越高、反應(yīng)停留時(shí)間越長,NOX生成量越大,與溫度相關(guān)性越差。氧含量?氧含量的增加,可以形成或強(qiáng)化窯爐