燃料分级燃烧低NOx技术.ppt

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1、燃料分级燃烧降低NOx排放技术高文静2011年11月10日基本内容目录1、NOx的危害及排放情况2、氮氧化物的产生机理3、降低NOx排放的主要措施4、燃料分级燃烧低NOx燃烧技术。1.1NOx的危害局地：NO2空气污染，刺激呼吸系统区域：酸沉降，NOX对HxOy化学过程影响可改变SO2在大气中转化速率，影响硫酸盐沉降生态系统退化及富营养化光化学烟雾产生O3强氧化剂形成细粒子(PM10/PM2.5)大气能见度降低全球：气候变化，平流层O31.2我国NOx的排放情况（一）1980～2000年：GDP年均增长率9.7%能源消费年均增长

2、3.9%NOX排放年均增长4.6%能源消费弹性系数：0.41NOX排放弹性系数：0.48NOX排放大省：河北、辽宁、江苏、山东、广东、山西、河南、四川等80％以上在中东部地区1.2我国NOx的排放情况（二）90%左右NOX排放源于火力发电、工业、交通运输1.2我国NOx的排放情况（三）各经济部门NOX排放量不同燃料品种对NOX排放贡献1.3未来NOx排放总量发展趋势2.1NOX的种类热力型NOX燃料型NOx快速型NOx2.2热力型NOx生成的机理热力型NOx是空气中的N2在高温下氧化而生成的N2+O=NO+NN+O2=NO+ON

3、+OH=NO+H温度高于1500℃，热力型NOx的生成反应明显。温度对热力型NOx的生成浓度具有决定性的影响●降低燃烧温度，避免产生局部高温区；●缩短烟气在炉内高温区的停留时间；●降低烟气中氧的浓度和使燃烧在偏离理论空气量的条件下进行2.3燃料型NOx的生成机理（一）有机化合物：C-N结合键能[(25.5~65)×107J/mol]氮气：N≡N键能(94.5×107J/mol)挥发分N：HCN（主要中间产物）NH3和CN（主要来源）焦炭N：挥发分N析出后仍残留在焦炭中的氮化合物NH3氧化的主要反应途径挥发分N中HCN氧化的主要反

4、应途径2.3燃料型NOx的生成机理（二）空气中的氮和燃料中的碳氢离子团反应，反应产物进一步氧化形成NOX.CH+N2=HCN+NCH2+N2=HCN+NH2.4快速型NOx的生成机理90%以上的快速型NOx是经HCN产生的燃料型NOx占NOx总生成量的60％~80％以上；热力型NOx在温度足够高时，可占到NOx总量的20％；快速型NOx的生成量很小。2.5各类型NOx的生成量和温度的关系3.1低NOx燃烧技术策略◆降低燃烧室内火焰的峰值温度（Tmax）；◆减少气体在火焰区的停留时间（t）；◆降低火焰区的氧气浓度（O2）；◆加入N

5、OX还原剂等1.低过剩空气系数：15%～20%削减率；2.空气分级燃烧：天然气锅炉可降低60%～70%，而燃煤和燃油锅炉可降低排放40%～50%；3.烟气再循环：烟气再循环率为15%～20%时，大型煤粉炉NOX排放浓度可降低25%左右；4.注入水或蒸汽：可使燃烧气体的燃气轮机NOX还原效率高达80%；5.燃料分级或再燃烧技术：NOX排放浓度降低50%以上；6.低NOX燃烧器：NOX削减率通常在30%～60%之间。3.2低NOX排放燃烧技术燃料分级燃烧原理示意图4.1燃料分级燃烧原理(一）4.1燃料分级燃烧原理（二）再燃区富燃料燃

6、烧氮氧化物的还原反应：4NO+CH4→2N2+CO2+2H2O(1)2NO+2CnHm+(2n+m/2-1)O2→N2+2nCO2+mH2O(2)2NO+2CO→N2+2CO2(3)2NO+2C→N2+2CO(4)2NO+2H2→N2+2H2O(5)4.1燃料分级燃烧原理（三）燃料分级燃烧技术的主要影响因素：再燃燃料的种类（CHi）再燃区内过量空气系数（0.9）再燃区内温度（1200℃）再燃区停留时间（一般要求0.7~0.9s）再燃量（10%~20%）再燃区混合状况4.2天然气再燃降低NOx排放优点：●天然气本身不含氮、灰和硫，

7、因此它不会加重NOx的排放水平；●不会产生腐蚀性化合物；●比其它燃料产生更多的烃根。被认为是最理想、使用也最为广泛的再燃燃料。4.3生物质再燃技术生物质优点:几乎不含硫含灰量低,一般在1%～5%之间灰分中含有钠盐、钾盐等碱金属盐对NOx的还原具有催化作用。生物质挥发份很高,易于着火,具有可再生性和CO2的净排放性。缺点：生物质能量密度低灰熔点低,易结渣等问题难以解决。4.3生物质再燃的研究现状山东大学：脱硝效率达到了85—92%，此时再燃燃料的热量占15—20%葡萄牙里斯本高级技术学院：生物质再燃，生物质颗粒有一个最佳粒径范围超

8、细煤粉：通常泛指粒度小于40μm的煤粉。超细煤粉再燃的优势：挥发分析出速度加快燃烬特性好煤粉相对成本较低供应及应用方便脱硝率达50%～70%。一次燃料、二次燃料种类相同4.4超细煤粉再燃技术4.5气化煤制气再燃降低NOx排放技术（一）煤气化技术小型的气化炉，煤粉