循環(huán)流化床鍋爐中nox的影響因素分析

1、全國化工熱工設(shè)計技術(shù)中心站年會論文集全國化工熱工設(shè)計技術(shù)中心站年會論文集209.循環(huán)流化床鍋爐中NO循環(huán)流化床鍋爐中NOx的影響因素分析的影響因素分析李友榮李友榮盧嘯風(fēng)盧嘯風(fēng)吳雙應(yīng)吳雙應(yīng)（重慶大學(xué)熱能工程學(xué)院，重慶，400044）[內(nèi)容摘要][內(nèi)容摘要]從循環(huán)流化床鍋爐中燃料燃燒過程的基本特性出發(fā)，對NOx的生成機(jī)制進(jìn)行了深入研究，分析了影響NOx濃度高低的因素，探討了控制NOx排放量的措施，從而，為循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計、運(yùn)行提供了理論

2、依據(jù)。[關(guān)鍵詞][關(guān)鍵詞]循環(huán)流化床氮氧化物控制一、前言一、前言能源與環(huán)境是當(dāng)今社會發(fā)展的兩大問題，在能源的利用中，礦物燃料的燃燒要排放出大量污染物。例如，我國每年排入大氣中的87%SO2、68%NOx和60%粉塵均來自于煤的直接燃燒，因此，發(fā)展高效、低污染的清潔煤燃燒技術(shù)、降低NOx和SO2的排放量是當(dāng)前亟待解決的問題。循環(huán)流化床鍋爐是近二十年來在國際上發(fā)展起來的新一代高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)，其主要特點在于燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)、

3、反復(fù)地進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，爐內(nèi)湍流運(yùn)動強(qiáng)烈，不但能達(dá)到低NOx排放、90%的脫硫效率和與煤粉爐相近的燃燒效率，而且具有燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點，因此，在國際上得到了迅速的商業(yè)推廣。國內(nèi)從芬蘭奧斯龍公司引進(jìn)的首臺410thPYROFLOW循環(huán)流化床鍋爐示范電站工程已成功地在四川省內(nèi)江市高壩電廠投入運(yùn)行，由東方鍋爐廠設(shè)計制造的國產(chǎn)410th循環(huán)流化床鍋爐將安裝在四川省宜賓電廠，現(xiàn)已進(jìn)入實施階段?？梢灶A(yù)見，未來

4、幾年將是循環(huán)流化床技術(shù)飛速發(fā)展的一個重要時期。本文主要對循環(huán)流化床鍋爐中NOx的生成機(jī)制進(jìn)行深入研究，分析影響NOx濃度高低的因素，探討控制NOx排放量的措施，為循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計、運(yùn)行提供參考。二、NO二、NOx的生成機(jī)制的生成機(jī)制目前，對循環(huán)流化床鍋爐中NOx生成的物理機(jī)制還不甚清楚，一般認(rèn)為[13]，其生成途徑主要有兩個，一個是供燃燒用的空氣中的氮在高溫狀態(tài)下與氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成NOx，即熱力型NOx；另一個是有機(jī)地結(jié)合在礦物燃

5、料中的雜環(huán)氮化物在火焰中發(fā)生熱分解，接著被氧化生成NOx，即燃料型NOx。（一）熱力型NOx熱力型NOx中絕大部分是NO，因此可采用Zeldovich提出的NO生成機(jī)理來描述[4]，其主要反應(yīng)式為：O2→OON2O→NONwww.bzfxw.com全國化工熱工設(shè)計技術(shù)中心站年會論文集全國化工熱工設(shè)計技術(shù)中心站年會論文集211.三、影響因素分析三、影響因素分析在循環(huán)流化床鍋爐中，一方面，氮在燃燒過程中被不斷氧化生成NOx，另一方面，在還原

6、性氣氛中NOx也會被不斷還原生成N2，因此，影響氧化、還原反應(yīng)的所有因素都將影響到NOx的濃度。（一）、燃料特性的影響由于NOx主要來自于燃料中的氮，因此，從總體上看，燃料氮含量越高，則NOx的排放量也越高；同時，燃料中氮的存在形態(tài)不同，NOx的排放量也不一樣，以胺的形態(tài)存在于煤中的燃料氮在燃燒過程中主要生成NO，而以芳香環(huán)形式存在的燃料氮在揮發(fā)分燃燒過程中主要生成N2O。一般說來，褐煤、頁巖等劣質(zhì)燃料中燃料氮的主要存在形態(tài)是胺，故NO

7、x排放量較多，N2O很少；相反，煙煤、無煙煤中燃料氮的主要存在形態(tài)是芳香環(huán)，故NOx排放量較少，而N2O很高。煤、尤其是其揮發(fā)分中的各種元素比也會影響到NOx的排放量，顯然，ON比越大，N越易被氧化，故NOx排放量越高，且對外部氧濃度越不敏感，由于褐煤中ON比一般較大，因此，NOx排放量較高；HC比越高，則NO越難于被還原，故NOx排放量也越高；另外，SN比會影響到各自的排放水平，因為S和N氧化時會相互競爭氧，故SO2排放量越高，則NO

8、x排放量越低。（二）、過量空氣系數(shù)的影響當(dāng)風(fēng)不分級時，降低過量空氣系數(shù)，在一定程度上可限制反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氧濃度，因而，對熱力型NOx和燃料型NOx的生成都有一定的控制作用，采用這種方法可使NOx排放量降低（15~20）%，但CO濃度會增加，燃燒效率會下降。當(dāng)風(fēng)分級時，可有效地降低NOx的排放量。一般情況下，二次風(fēng)從床面上一定距離送入較好，如果過低則對NOx的排放量影響甚小。隨著一次風(fēng)量的減小、二次風(fēng)量的增加，N被氧化的速度下降，NOx排放量

9、也隨之下降，并在某一風(fēng)量分配下達(dá)到最小值。研究表明，當(dāng)采用分級送風(fēng)時，將約13左右的燃燒空氣作為二次風(fēng)送入密相區(qū)上方一定距離處，NOx排放量可望達(dá)到最低水平。當(dāng)然，不同的鍋爐結(jié)構(gòu)有可能會使最佳的一、二次風(fēng)配比在此范圍內(nèi)有所變化。（三）、燃燒溫度的影響燃燒溫度對NOx的排放量的影響已取得共識，即隨著爐內(nèi)燃燒溫度的提高，NOx的排放量將升高，因此，可以通過降低床溫來控制NOx的排放量。但是，床溫的降低會帶來兩個不利的后果，一個是爐內(nèi)CO濃度

10、將增加，化學(xué)不完全燃燒損失增大，從而使得燃燒效率下降；另一個是不利于N2O的分解，從而使得N2O的排放濃度增加。綜合考慮各方面的影響，循環(huán)流化床床溫以控制在(850~900)oC較為適宜。（四）、脫硫劑的影響在循環(huán)流化床鍋爐中，加入的脫硫劑為石灰石，其直接目的是降低SO2的排放量，同時，對NOx的排放量也會產(chǎn)生明顯的影響，使NO上升[5]。脫硫劑的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，一個是富余的CaO作為強(qiáng)催化劑會強(qiáng)化燃料氮的氧化速度，使NO的生成