煤燃烧中氮氧化物生成(本科)ppt课件.ppt

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1、第七章：煤燃烧中氮氧化物生成机理及控制氮氧化物排放技术NOX的生成机理低NOX燃烧器浓淡燃烧技术的开发与研究第一节.氮氧化物的生成机理概述NOX的生成途径NOX的生成机理1、概述煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化物（NO2）这二者统称为NOX。此外还有少量的氧化二氮（N2O）产生。在通常的燃烧温度下，煤燃烧生成的NOX中，NO占90%以上，NO2占5~10%,而N2O只占1%左右。近年来随着燃煤流化床锅炉的发展，发现流化床锅炉排出的N2O比煤粉炉排放的要大得多，因此已引起人们对N2O问题的日益重

2、视。在煤的燃烧过程中，氮氧化物的生成量和排放量与煤燃烧方式，特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件关系密切。以煤粉燃烧为例，在不加控制时，液态排渣炉的高得多。即使是固态排渣炉，在燃烧布置方式不同时不加控制的NOX的排放值也很不相同300mg/Nm3以下。⑴热力型NOX（ThermalNOX）,它是空气中氮气在高温下氧化而生成的NOX。⑵燃料型NOX（FuelNOX）,它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而成的NOX。⑶快速型NOX（PromptNOX）它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等

3、反应生成的NOX在煤燃烧过程中，生成NOX的途径有三个燃料型NOX60%~80%以上热力型NOX在温度足够高时，可占20%快速型NOX煤燃烧过程中的生成量很小2、NOX的生成途径通常燃烧下，各种氮氧化物所占比例3.煤中N的赋存形态和迁徙规率燃煤时各种类型氮氧化物所占比例在一般的燃烧条件下，燃料中的氮有机化合物首先热分解成氰化氢（HCN）、氨（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析出后仍残留在焦碳中的氮化合物，称之为焦碳N。燃料型氮氧化物中由挥发分N转化的NOx比例挥发分N中

4、最主要的氮化合物是HCN和NH3。在挥发分N中HCN和NH3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合物的结合状态等化学性质有关，同时还与燃烧条件如温度等有关。低NOX燃烧技术空气分级低NOX燃烧技术燃料分级低NOx燃烧技术烟气再循环低NOx排放技术低NOx燃烧器空气分级燃烧第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%~75%（相当于理论空气量的80%左右），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α<1,因而降低了燃烧区内的燃烧速度的温度水平。因

5、此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOX的反应率，仰制了NOX在这一燃烧区中的生成量。但同时要注意一、二级风的比例西安交通大学空气分级燃烧试验研究炉膛内空气分级燃烧系统的布置从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%~75%，一级燃烧区内过量空气系数α<1。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA(OverFireAir)——称为“燃尽风”送入。研究了在这种燃烧方式下炉内的热负荷分布。热态试验台系统1，给粉机；2，下二次风；3，一次风；4，上

6、二次风；5，烟气—空气混合器；6，引风机；7，空气预热器；8，省煤器；9，送风机；10，烟囱；11,引风机试验台总体布置图用OFA喷口（再燃喷口）距上二次风喷口高度方向上的相对距离来表示OFA喷口（再燃喷口）位置：h——OFA喷口（再燃喷口）距上二次风的垂直距离/mm；De——炉膛横截面当量直径/mm。上图中，喷口1、喷口2、喷口3、喷口4、喷口5和喷口6的相对位置高度分别为0.13，0.26,0.45,0.68,0.94和1.08。微量螺旋给粉系统试验中，给粉机给粉量变化范围较大，同时给粉机调节频繁，这就要求给粉机

7、连续、稳定、可靠运行，具有较高的调节精度。为了达到试验对给粉机的要求，自行设计十二台给粉机。图给粉系统示意图炉内温度场测量系统炉内温度测点布置位置方便，这里采用相对位置来表示。宽度方向（或深度方向）的相对坐标X（或Y）取旋流气流上游燃烧器出口位置为0点，取下游燃烧器出口位置为1.0。（2-5）x、y、z——分别为某点在上述坐标系中的坐标/mm；De——炉膛横截面当量直径/mm。炉膛后墙壁面温度测点布置图炉膛中心温度测点布置图IMP35951CIMP35951C20路热电偶20路热电偶温度采集系统图飞灰取样系统飞灰取样

8、系统飞灰取样枪滤筒流量计真空泵进水出水烟气取样分析系统烟气取样枪烟尘过滤器调节阀真空泵GASMETFTIRDx4000气体分析仪MSIcompact气体分析仪出水进水加热器烟气取样分析系统试验煤的特性神木烟煤工业分析和元素分析试验煤粉粒径分布各喷嘴的出口截面积热态试验锅炉基本热力参数设计试验参数设计试验工况设计试验影响因素及试验水平设计同轴一次