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环保知识

燃煤锅炉烟气氮氧化物NOX减排技术

来源: 时间:2016-06-22 15:26:11

随着电厂装机容量的增加,煤电锅炉烟气中的氮氧化物NOx的排放量不断增长,对环境造成压力越来越大,NOX是常见的大气污染物质,它能刺激呼吸器官,引起急性和慢性中毒,影响和危害人体器官,还可生成毒性更大的硝酸或硝酸盐气溶胶,形成酸雨。控制燃煤锅炉NOX的排放越来越受到人们的重视。
随着电厂装机容量的增加,煤电锅炉烟气中的氮氧化物NOx的排放量不断增长,对环境造成压力越来越大,NOX是常见的大气污染物质,它能刺激呼吸器官,引起急性和慢性中毒,影响和危害人体器官,还可生成毒性更大的硝酸或硝酸盐气溶胶,形成酸雨。控制燃煤锅炉NOX的排放越来越受到人们的重视。针对NOX排放现状,规定了火电厂NOX最高允许排放浓度限值。目前,世界发达国家对NOX的产生机理和控制技术的研究已经取得相当大的成果,并在工程上进行了成熟的应用。我国对NOX减排的研究也有了很大的进展,国家也通过引进和自主研究相结合,{工业废气处理}在不少火力发电厂中进行降低NOX排放的实践。
1、煤粉燃烧和NOX产生机理
从燃烧器喷入炉的一次风和煤粉受到周围火焰和炉壁炉液的辐射热开始着火燃烧,形成一次燃烧区。一次燃烧区主要是煤的挥发分燃烧区域,从煤粒中挥发出的CH4、H2、CO等成分向周围扩散并与一次风中的氧混合,在煤粒周围形成火焰。二次燃烧区主要是炭粒子的燃烧区域,一次燃烧区的未燃烟气、炭粒子和辅助风箱送进的二次风进行扩散混合燃烧。
炭粒子的燃烧是表面或微孔中的炭元素与氧元素的燃烧化学反应,燃烧速度要比挥发分的燃烧慢得多,炭粒子的燃尽时间约占全部燃烧时间的80%~90%。
{酸碱废气处理}在NOX中,NO约占90%以上,NO2占5%~10%,产生机理一般分为如下3种:
1、热力型NOX 燃烧时,空气中氮在高温下氧化产生,其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇反应式表示,即:
O2+N→2O+N,O+N2→NO+N,N+O2→NO+O
在高温下总生成式为
N2+O2→2NO,NO+0.5O2→NO2
随着反应温度T的升高,其反应速率按指数规律增加。{有机废气处理}当T小于1500℃时NO的生成量很少,而当T>1500℃时每增加100℃反应速率增大6~7倍。
2、快速型NOx
快速型NOx是1971年FEN-IMORE通过实验发现的。烃类化合物燃料燃烧在燃料过浓时,在反应区附近会快速生成NOX,由于燃料挥发物中烃类化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOX,其形成时间只需要60ms,所生成的NOX与炉膛压力的0.5次方成正比,与温度的关系不大。
推荐废气处理装置:活性炭吸附装置/活性炭吸收塔,废气净化塔/洗涤塔,喷淋塔,酸雾净化塔。
3、燃料型NOX
指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成NOX。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度。在600~800℃时就会生成燃料型NOX。在生产燃料型NOX过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N、CN、HCN等中间产物基团,然后再氧化成NOX。由于煤的燃烧过程由挥发分燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,固燃料型NOX的形成也由于气相氮的氧化和焦炭中剩余氮的氧化两部分组成。
锅炉内燃料燃烧产生的NOx主要是NO和NO2,NO约占95%。煤粉燃烧产生的NOX分为:在高温下空气中的N2和O2结合生成的热力NOX,快速NOX,燃料NOx。在上述区域,还有一部分NHi还原成N2。煤燃烧排放NOX的特点是,由于富含多种有机成分,因此天然气和石油燃烧排放NOX的反应更为复杂。
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