低氮燃烧技术原理-培训教程

发布时间：2023-12-13 08:05:22| 来源：乐鱼平台登录

  京能集团运行人员培训教程BEIHPlantCourse低氮燃烧技术原理lｏｗNＯXｃombuｓtｉontｅcｈnoloｇyＭＡJＴDNＯ.10０.2错误！未定义书签。1.1ＮOＸ产生机理和抑制方法错误！未定义书签。１．2影响NＯＸ生成量的因素错误！未定义书签。２.低氮燃烧技术错误！未定义书签。２.1基础原理ﻩ错误！未定义书签。3.空气分级低NOＸ燃烧技术原理及其技术特征分析ﻩ错误！未定义书签。3.1ﻩ空气分级燃烧的基础原理ﻩ错误！未定义书签。3.２ﻩ空气分级燃烧的主要形式ﻩ错误！未定义书签。3.3轴向空气分级燃烧的影响因素ﻩ错误！未定义书签。3.4ﻩ径向空气分级燃烧的影响因素ﻩ错误！未定义书签。3.5燃尽风的种类错误！未定义书签。3.6燃尽风布置方式的选择ﻩ错误！未定义书签。3.7ﻩ空气分级燃烧技术的应用前景错误！未定义书签。4.燃料分级燃烧错误！未定义书签。4.1燃料再燃的原理错误！未定义书签。4.2再燃燃料的选择错误！未定义书签。4．3再燃燃料的选取错误！未定义书签。4．4ﻩ影响再燃效果的重要的因素ﻩ错误！未定义书签。4．5燃料再燃技术的发展前途ﻩ错误！未定义书签。5.烟气再循环低ＮＯX燃烧技术原理及其技术特征分析错误！未定义书签。5.1烟气再循环机理错误！未定义书签。５．2ﻩ烟气再循环率的选择ﻩ27５.3利用烟气再循环实现ＨＴACﻩ错误！未定义书签。6.低NOX燃烧器技术原理及型式错误！未定义书签。6.1低NＯＸ燃烧器的原理ﻩ错误！未定义书签。6.2ﻩ直流煤粉燃烧器ﻩ错误！未定义书签。6.3ﻩ旋流煤粉燃烧器ﻩ错误！未定义书签。6.4双调风燃烧器ﻩ错误！未定义书签。7.低NOX燃烧器的发展前途题库ﻩ错误！未定义书签。低氮燃烧技术1．1NOX产生机理和抑制方法锅炉燃烧过程中成成的氮氧化物(主要是NO和NO2)严重地污染了环境。因此，抑制NOX的生成已成为大容量锅炉的燃烧器设计及运行时一定要考虑的主体问题之一。锅炉燃烧过程中产生的NOX一般可分为三大类：即热力型NＯX(ThermaoｌNOＸ)、燃料型ＮOX（FｅulＸ)、和快速型NOX(PrompｔNOX）。上述３种氮氧化物的组成随燃料含氮量不同有差别。对于燃煤,通常燃料型NＯX70%～85％,热力型NOX15％~25%，其余为少量的快速型NOＸ。图１-１不一样NOＸ生成量与炉膛温度的关系1.1.1热力型：热力型NOX是高温下空气中氮气氧化而成，其生成机理是由原苏联科学家捷里道维奇提出来的。温度对热力型NOX的影响十分很明显，热力型NＯX又称为温度型NＯX。当燃烧温度不高于18０0K时,热力NOＸ生成极少；当温度高于１8００K时,反应逐渐明显,且随温度的升高,NＯX生成量急剧升高。控制热力型ＮＯX的重点是降低燃烧温度水平，避免局部高温。（1）产生机理：1）化学反应及反应物、生成物活化能的影响：按泽尔多维奇机理,ＮO生成可用如下一组不分支连锁反应来说明。ＮO+Ｏ上述反应是一个连锁反应,决定NO生成速度的是原子Ｎ的生成速度,反应式是相当迅速的，因而影响ＮO生成速度的关键反应链是反应式+OＮＯ+Ｎ是一个吸热反应，反应的活化能由反应式反应和氧分子离解反应的活化能组成，其和为542X１0J/mol。分子氮较为稳定，只有较大的活化能才能把它氧化成ＮO，在反应中氧原子的作用是活化链接的环节，它源于在高温条件下的分解。热力型NOX的生成量伴随氧气浓度和温度的增大而加大。正因为氧原子和氮分子反应的活化能很大，而原子氧和燃料中可燃成份反应的活化能又很小，在燃烧火焰中生成的原子氧很容易和燃料中可燃成份反应,在火焰中不会生成大量的NＯ,NO的生成反应基本上在燃料燃烧完了之后才进行。热力型NOX的生成速度要比相应的碳等可燃成份燃烧速度慢,主要生成区域是在火焰的下游位置。2）反应时间的影响：在锅炉燃烧水平下，NO生成反应还未达到化学平衡,因而的生成量将随烟气在高温区内的停留时间增长而增大。另外,氧气的浓度直接影响的生成量就会越多。当温度高于１5０0时,ＮO生成反应变得十分明显,随着温度的升高，反应速度按阿累尼乌斯定律按指数规律迅速增加。通过实验得到,温度在150０以上附近变化时,温度每升高100,上述反应的速度将增大6－7倍。可见温度具有决定性影响。因此也就把这种在高温下空气中的氮氧化物称之为温度型NOX。（2）热力型ＮOX的抑制:热力型NOX的产生源于空气中的氮气在15０0以上的高温反应环境下氧化，所以，控制热力型NＯX的主要从一下几方面入手:1）降低燃烧反应是的温度,避开其反应所需要的高温环境；2）使氧气浓度处于较低的水平；3）减少空气中的氮气浓度；4）缩短热力型ＮOX生成区的停留时间。一般来说，工业燃烧过程中以空气为氧化剂时控制的浓度不容易实现，而富氧燃烧或纯氧燃烧技术就是以减少N由此减少热力型NOX的一种方法。降低燃烧温度在工程实践中是通过向火焰面喷射水/水蒸气来实现的。降低氧浓度能够最终靠烟气循环来实现。使一部分烟气和新鲜空气混合,既能够更好的降低氧浓度,同时能降低火焰的温度。此外分级燃烧和浓淡燃烧技术也能控制热力型NＯＸ。1．1.2快速型：快速型NOX主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N２分子发生反应形成的CN、ＨCＮ,继续氧化而生成氮氧化物。因此,快速型氮氧化物主要产生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区。快速温度型NOX是空气中的氮分子在着火初始阶段,与燃料燃烧的中间产物烃（ＣHi)等发生撞击，生成中间产物HCN和CＮ等，在经氧化最后生成NOX。其转化率取决于过程中空气过剩条件和温度水平。（1）产生机理：快速温度型ＮＯX的产生是由于氧原子浓度远超过氧分子离解的平衡浓度的缘故。测定发现氧原子的浓度比平衡时的浓度高出十倍，并且发现在火焰内部，由于反应快，Ｏ、OＯH+HＯH+HH２O+H可见,快速温度型ＮOX的生成可以用扩大的泽尔多维奇机理解释，但不遵守氧分子离析反应处于平衡状态这一假定。经实验发现,随着燃烧温度上升，首先出现HCN,在火焰面内到达最高点,在火焰面背后降低下来。在HCN浓度降低的同时，ＮＯ生成量急剧上升。还发现在HCＮ浓度经最高点转入下降阶段时,有大量的NHi存在，这些胺化合物进一步氧化生成NO。其中HＣN是重要的中间产物,90%的快速温度型NOX是经HCN而产生的。快速温度型ＮＯX的生成量受温度的影响不大,而与压力的0.次方成正比。在煤粉炉中,其生成量很小,一般在5%以下。一般的情况下,对不含氮元素的碳氢燃料的较低温度的燃烧反应中,才着重考虑快速型NＯＸ。（2）快速型NＯＸ的抑制原理快速型NOX的特征是温度依赖性低，生成速度快。根据快速型NOX的生成机理考虑，它是由N２分子和ＣHI自由基反应生成的HCＮ ＨCＮ又被数个基元反应氧化而成的。所以快速型NOＸ的控制主要从两个方面来入手考虑:抑制N2 分子和CHI 自由基的反应以及HC Ｎ的多个基元反应。 1.1.3 燃料型： 燃料型 NOＸ是燃料中氮化合物在燃烧过程中热分解且氧化而生成的，是燃煤电厂锅 炉产生氮氧化物的主要途径，其生成量主要与氧浓度(化学当量比）有关。燃料型 NＯＸ包 括挥发分中均相生成的NOX 和由残焦中异相生成的NOX 两部分。挥发分中的氮主要以ＨＣ Ｎ和NＨ 的形式析出,随后氧化生成NOX。焦炭中氮能够最终靠异相反应氧化生成NＯＸ。其 中由挥发分燃料氮转化而成的燃料型 NOＸ（简称挥发分燃料型 NＯX）约占 60%~８0％,由 焦炭燃料氮转化而成的ＮOX(简称焦炭燃料型ＮOX)约占20％~40%。 燃料中氮的化合物中氮是以原子状态与各种碳氢化合物结合的，与空气中氮相比， 其结合键能量较小,因而这些有机物中的原子氮较容易分解出来，氮原子的生成量大大 增加，液体与固体燃料燃烧时,由于氮的有机物放出大量的氮原子，因此无论是挥发燃 烧中还是焦炭燃烧阶段都生成大量的ＮO。就煤而言，燃料氮向NOX 转化过程大致有三个阶 段：首先是有机氮化合物随挥发分析出一部分，其次是挥发分中氮化合物燃烧,最后是炭骸 中有机氮燃烧。 （1）产生机理： 燃料燃烧时,燃料氮几乎全部迅速分解生成中间产物I,如果有含氧化合物Ｒ存在时，则这