低氮氧化物燃烧技术.pptVIP

第三章　煤粉炉低NOX燃烧技术 §3-1 概述 一、氮氧化物排放现状及控制 与SOX排放不同，燃煤锅炉NOX排放水平与煤种、锅炉和燃烧器形式、炉内温度水平、炉内烟气气氛等因素有关。 不同燃煤锅炉的NOX排放水平见下表 《火电厂大气污染物排放标准》GB13223—2003 表3 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度单位：mg/m3 二、氮氧化物排放控制技术 常规燃煤粉电站锅炉控制NOX排放的技术措施大致可分为两大类： 低氮氧化物排放燃烧技术。包括低过量空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧以及烟气再循环技术等。 尾部烟气脱氮氧化物技术。包括选择性催化还原法（SCR, Selective Catalytic Reduction)、非选择性催化还原法(NSCR)、选择性无催化还原法(SNCR)、电子束辐射烟气脱硝等。 本章介绍低氮氧化物排放燃烧技术，另外，也对烟气脱硝技术作简单介绍。 §3-2 NOX生成机理和降低NOX排放理论依据 一、煤燃烧过程NOX生成机理 (一) 热力型NOX(Thermal- NOX) (二) 燃料型 NOX (Fuel- NOX) １、燃料型NOx的生成机理 ２、燃料型NOx的转化率 ３、影响燃料型NO转化率的煤质因素 4、 影响燃料型 NOx转化率的运行因素 ( 三 ) 快速型 NOX (Prompt- NOX) 二、抑制NOx 生成的理论依据 (1) 抑制热力型 NO 的基本策略 (2) 抑制燃料型NOx的基本策略 (3)利用二次燃料的燃烧还原NO 一、煤燃烧过程NOX生成机理 煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要包括NO、NO2和N2O三种，前两种合成NOX。一般煤粉炉燃烧过程中N2O的生成量很小，可以忽略，但流化床燃烧过程中N2O的生成量很高，不能忽略。在煤粉炉产生的NOX中，主要是是NO，而 NO2所占份额很少。 在煤的燃烧过程中，同时存在着NOX生成的氧化反应和被破坏的还原反应，低氮氧化物燃烧技术就是在燃烧过程中抑制前者的进行而为后者创造有利条件。这需要知道NOX的生成机理。 NOX的生成包括三种不同的类型，即热力型、燃料型和快速型，后面分别介绍。 （一）热力型NOX(Thermal- NOX) 在高温环境下，由燃烧用空气中的氮氧化而生成的NOX，称为热力型NOX。N2在空气中的高温氧化反应为一组不分支的链式反应（M为不参加反应的第三种物质原子）： 在热力型NOX的生成其中，第二步反应的活化能较高，控制了总的反应速度。 ( 二) 燃料型 NOX (Fuel- NOX) 一般认为，燃料型NOX是燃料中含有的氮化合物在燃烧中发生热分解，并进一步被氧化而生成的。它在煤燃烧NOx产物中占60－80％，是NOX主要的来源。 由于在煤的燃烧过程中不仅有NOX生成的氧化过程，也有分解NO的还原过程，因此最终烟气中NOX量的多少取决于两者共同作用的结果。 影响燃烧产生NOX量的因素非常复杂，主要与煤种的特性、煤中氮化合物的存在形态、燃料中氮热解时在挥发分和焦炭中分配的比例和各自的成分、燃烧气氛中的氧浓度、燃烧温度等有关。 １、燃料型NOx的生成机理 在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生NHi、HCN和CN等含N的中间产物基团，然后在氧气存在条件下再氧化成NO 。同时在还原性气氛中NHi、HCN也会与已经生成的NO 进行还原反应。 由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮化合物（挥发份氮）的氧化与还原以及焦炭中剩余稳定氮化合物（焦炭氮）的氧化和还原两部分组成。 燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图 （１）由挥发分N转化为氮化合物的主要反应途径 在煤粉燃烧的一般环境下，挥发分氮生成的燃料型NO占总量的60-70%，而焦炭氮生成的NO占总量的30-40% ２、燃料型NOx的转化率 由于燃烧过程存在着NO的还原反应，因此并不是燃料中所有的氮最终会全部转化为NO。 燃烧过程中最终生成的NO浓度和燃料中氮全部转化成NO时的浓度比为燃料型NOx的转化率 CR＝最终生成的NO浓度／燃料N全部转化成NO的浓度 试验研究表明，影响CR的主要因素是煤种特性以及炉内的燃烧条件。 (2) 固定碳与挥发分的含量之比 　　在一定的过量空气系数下 , 煤中固定碳与挥发分的含量比例越高， NO的转化率越低。 （只有在α1的情况下成立） (3) 煤的挥发分 　　挥发分对NO转化率的影响与过量空气系数的大小有关。在α1的氧化气氛中 , 煤的挥发分越多 , 燃料型 NO的转化率越高。 　　在α1还原性气氛中, 高挥发分煤种的燃料型NO的转化率反而降低。对高挥发分煤，在煤迅速着火后 , 使局部的氧量更进一步的降低 , 从而抑制了燃料氮