二次燃烧法喷氨法-环境污染控制工程.PPT

第九章 氮氧化物污染控制; 当前，我国酸性降雨中硫酸根与硝酸根的当量浓度之比大约为64:1。但由于多方面的原因，我国对SO2的重视较多。随着我国对SO2治理工作的不断深入，NOx可能取代SO2成为我国大气酸性降雨的主要污染源。64:1将逐渐趋向于1:1。1970-1986年间，西欧发达国家SO2排放量下降了40%，而在同一时期内，NOx排放量几乎与SO2排放量持平。;1. 氮氧化物的性质及来源;不同浓度的NO2对人体健康的影响; ;2. 燃烧过程中氮氧化物的形成机理 在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%，产生机理一般分为如下三种： (a).热力型 燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用泽里多维奇(Zeldovich)反应式表示。 随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T1500oC时,NO的生成量很少,而当T1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍。;热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式);热力型NOx的生成浓度与温度的关系;计算1;1）1200K下，Kp=2.8×10－7。设有xN2转化为NO，则;(b).瞬时反应型(快速型) 快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。碳氢化合物燃料燃烧，在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx。 由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms，所生成的与炉膛压力0.5次方成正比，与温度的关系不大。 上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。; (c).燃料型NOx 由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600－800oC时就会生成燃料型，它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。 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N，CN和HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx 。由于煤的燃烧过程由挥发分燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化（挥发分）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。;燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图;热解温度对燃料N转化为挥发分N比例的影响;煤粉细粒对燃料N转化为挥发分N比例的影响;过量空气系数对燃料N转化为挥发分N比例的影响;燃料型NOx的转化率CR;煤燃料比FC/V对NOx转化率的影响;过量空气系数对NOx转化率的影响;;计算2;考虑1kg燃煤含氢37g，碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。 烟气中含CO263.25mol，含H2O 18.5mol，含SO20.28mol。 因此需O2 2392－47=2281g 约71.3mol，则引入N2268.2mol。 若空气过剩20%，则烟气中O2为0.2×71.3=14.26mol， N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。 即不考虑N转化，则烟气中含CO263.25mol， H2O18.5mol，SO20.28mol，O214.26mol，N2322.1mol。 1）N2转化率20%，则NO浓度为;NOx的生成和破坏规律十分复杂，而影响NOx转化率的因素又很多，所以对燃料型NOx的转化率进行理论计算非常困难；但目前已建立数百个与NOx生成规律及其破坏有关的化学反应在内的数学模型。;从热力型、燃料型和快速型三种NOx生成机理可以得出抑制NOx生成和促使破坏NOx的途径，图中还原气氛箭头所指即抑制和促使NOx破坏的途径。;;;3. 低氮氧化物燃烧技术;一、传统低NOx燃烧技术 1. 低氧燃烧 降低NOx的同时提高锅炉热效率 CO、HC、碳黑产生量增加;2. 降低助燃空气预热温度 燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍 ;3. 烟气循环燃烧（25%-40%循环率） 降低氧浓度和燃烧区温度－主要减少热力型NOx;4. 两段燃烧技术 第一段：氧气不足（85%-95%），烟气温度低，NOx生成量很小 第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低 ;5.再燃技术 任何碳氢燃料都可以作为再燃燃料使用，但天然气使用最广泛。 6.浓淡燃烧技术 通过燃料稀薄燃烧的燃烧器和燃料过浓燃烧的燃烧器相互配置交替使用，降低氮氧化物生成。;二、先进的低NOx燃烧技术;;2. 空气分级的低NOx旋流燃烧器 一次火焰区：富燃，含氮组分析出但难以转化 二次火焰区：燃尽CO、HC等;3. 空气/燃料分级的低NOx燃烧器空气和燃料均分级送入炉膛一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的NOx;4.浓淡偏差型低NOx燃烧器 增加气固分离装置，分离煤粉