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电厂锅炉脱销技术方案_脱硝喷枪厂家-河北诚誉

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未知
发布时间:
2018-08-30

        电厂脱硝技术

        一、NOx生成机理本节简要分析燃煤过程中NOx生成机理和影响因素,大量研究认为,燃烧过程中生成的NOx有三种类型:热力型、快速型和燃料型。影响燃烧中NOx生成的因素有燃料特性如煤种、含氮量、含氮物质结构颗粒粒径等;运行条件如燃烧方式、负荷、温度、氧量、反应(停留)时间等。

        1.热力型NOx

        热力型NOx主要源于燃烧过程中温度高于1800K时氮气被氧化成NO,反应机理如下:N2+O = NO+N (11-1)N+O2 = NO+O (11-2)N+OH = NO+H (11-3)前两个式子称为捷里德维奇(Zeldovieh)模型,这三个式子一起称为扩大的捷里德维奇模型。其生成过程是一个不分支连锁反应。氮原子只能从(11-1)式子中产生,而不能通过氮分子分解得到。空气中氮分子N=N键能为946kJ/(g·mol)比一般有机化合物中的C-N键能(一般为252-630(g·mol))大的多,故第一个式子反应的活化能大,控制着反应速度,是整个连锁反应的关键反应。在富燃料的火焰中,N和OH生成的NO的反应也很重要,即第3个式子。热力型NOx的反应时间很短暂,通常只需要微秒的十分之一,但是生成量取决温度水平、停留时间和氧原子浓度。

        通过分析热力型NOx生成量与温度的关系可以看出热力型NOx主要影响因素为温度,另外在高温区的停留时间和氧浓度也是影响的因素。当温度小于1800K时,NOx生成量很少,而当温度高于1800K时,温度增100K,反应速率增加6-7倍。另外,反应对O原子敏感。试验结果表明,化学当量比1.0  1.脱硝 电厂脱硝技术的时候,热力NOx为0,在化学当量比1.2条件下,热力NOx少于总NOx的15%。[]在煤粉燃烧过程中,热力型NOx占总NOx排放量的15%-25%。在工程实践中采用烟气再循环、浓淡燃烧、水蒸气喷射以及高温空气燃烧技术都是利用机理抑制热力型NOx生成的措施。

        2.快速性NOx

        快速型NOx是碳氢燃料在过量空气系数脱硝,快速型NOx生成机理快速型NOx生成反应所需要的时间大概为60ms,生成量和炉膛压力的0.5次方成正比,温度依赖性很低。过量空气系数对快速型NOx影响比较大。由于快速型NOx需要碳氢化合物热解碳氢自由基和N2的反应,所以在富燃料火焰中生成量较多,多发生于内燃机的燃烧过程,而对于煤燃烧过程中挥发分中的氮主要以HCN、NH3等形式存在,挥发分的燃烧将产生快速型NOx,占总NOx生成量的5%左右。

        3.燃料型NOx

        燃料型NOx指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化一还原反应而生成的NOx,它是煤燃烧过程中NOx生成的主要来源,约占NOx生成量的80%左右。煤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NOx的形成也相应的由气相氮的氧化(挥发分)和焦炭中残余氮的氧化(焦炭)两部分组成。挥发分氮占总燃料氮约75%-95%,焦炭氮约占25%左右。如挥发分中HCN,NH3与自由基O、OH、O2等的氧化反应以及焦炭N的氧化反应生成燃料型NOx,同时生成的部分NO又与挥发分HCN、NH3,等发生还原反应生成N2。

        燃料转化模型燃料氮生成NOx的过程很复杂,涉及到在高温下的许多自由基,包括OH、O、H、NH2、NH、NCO、CHi等,挥发分中HCN和NH3的氧化过程。HCN的氧化过程HCN和O反应控制着HCN的消除:HCN+O = NCO+HHCN+O = NH+CO之后NCO和NH、H反应生成N,反应过程很快,N继续进行如下反应N+OH = NCO+HN+NO = N2+O (11-6) (11-7) (11-4) (11-5)式(11-6)和(11-7)决定了火焰中NO和N2的分布。[]NH3和OH,O或H反应生成NH2,NH2进一步生成NH,NH氧化生成NO;NH3还原NO生成N2。另外,在焦炭表面NO被还原成N2C+NO = 1/2N2+CO (11-8)CHi基和NO也会发生反应CHi CO+ N2+OH+…… (11-9)燃料NOx受燃烧温度、过量空气系数、煤种、煤颗粒大小等的影响,同时也受燃烧过程中燃料-空气混合条件的影响。

          二、低NOx燃烧技术煤燃烧过程中影响NOx生成的主要因素有:

        (1)煤种特性,如煤的含氮量、挥发分含量、染料中固定碳/挥发分之比以及挥发分中含氢量与含氮量之比;

        (2)燃烧区域的温度峰值;

        (3)反应区中氧、氮、一氧化氮和烃根等的含量;

        (4)可燃物在反应区中的停留时间。

        针对上述NOx形成机理和影响因素,与之对应的低NOx燃烧技术原理为:

        1)减少燃料周围的氧浓度。包括:降低炉内过剩空气系数,以减少炉内空气总量;减少一次风量和减少挥发分燃尽前燃料与二次风的掺混,以减少着火区氧浓度。

        2)在氧浓度较少的条件下,维持足够的停留时间,使燃料中的氮不易生成NOx,而且使生成的NOx经过均相或多相反应而被还原分解。

        3)在过剩空气的条件下,降低温度峰值,以减少热力型NOx的生成,如采用降低热风温度和烟气再循环等。主要低NOx燃烧技术如下:低氧燃烧、空气分级燃烧、再燃、烟气再循环、低NOx燃烧器。

        据美国电力研究所统计现在联合脱硫脱硝技术有60多种,除以上先容的外,烟气联合脱硫脱硝技术还有活性炭法、德国AMASOXI方法、基于液相溶液的联合脱硫脱硝技术、半干喷雾脱硫脱硝技术、烟气循环流化床脱硫脱硝技术等。在这些技术中,烟气循环流化床脱硫脱硝技术以其系统简单,投资小,脱除效率高等优点引起了人们的高度重视,现国内外有关研究非常活跃。针对我国经济的发展状况和我国电力工业的发展水平,综合分析各种联合脱硫脱硝技术优缺点,可以看出烟气循环流化床联合脱硫脱硝技术在我国的应用前景非常广阔,开发适合我国国情,拥有自主常识产权的烟气循环流化床脱硫脱硝技术是一项非常有意义的工作。

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