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燃料型NOX

作者: 兴罡石化设备| 时间:2016-03-07 10:14:26 | 点击次数:

燃料型NOX:由燃料中N反应而生成,以煤为主要燃料的系统中,燃料型NOX约占60%以上。
 燃料型NOX主要在燃料燃烧初始阶段形成,主要是含氮有机化合物热解产生的中间产物N、CN、HCN等氧化生成NOX。燃料型NOX较热力型更易于生成。煤的氮含量约0.5-2.5%。
 当煤热解脱去挥发份时,煤挥发份中的N,其一部分以胺类(RNH、NH3)、和氰类(RCN、HCN)等形式随挥发份析出,挥发份中N占煤中N的比例随煤种和热解温度不同而不同,其最主要的化合物是HCN和NH3。在1800K高温下,一般地煤挥发份N转为NO的比例约10%。
 HCN遇氧后生成NCO,继续氧化则生成NO。如被还原则生成NH,最终生成N2。已经生成的NO,在还原气氛下也可被NH还原为N2。NH3在氧化气氛中会被依次氧化成NH2、NH,甚至被直接氧化成NO。在还原气氛中,NH3也可以将NO还原成N2。NH3可以是NO的生成源,也可以是NO的还原剂。
 可见,挥发份N燃烧时,在氧化气氛特别是在强氧化气氛下,其倾向于向NO转化,在强还原气氛下,其倾向于向N2转化。
在实际生产中,燃烧过程大多数是在氧化气氛中进行的,由于反应和燃烧流场的复杂性,挥发份N不可能全部转化为NO,即使在强还原气氛中,也不可能全部转化为N2,取决于反应温度、氧含量、反应时间以及煤的特性。
 焦碳N在燃烧时也可能生成NOX,一般占燃料型NOX的20-40%。有认为焦碳N可直接在焦碳表面生成NOX。或者和挥发份N一样,以HCN和CN途径生成NO。研究表明,焦碳N转变为NOX是在火焰尾部焦碳燃烧区生成的,这一部位的氧含量比主燃烧区低,而且焦碳颗粒因温度较高发生熔结,使孔隙闭合,反应比表面积减少,相对挥发份N来说生成NOX量少些。即使在较强氧化气氛下,也会存在焦碳颗粒周围形成局部还原区域,同时碳和煤灰中的CaO催化还原NOX,限制了焦碳N转化为NOX。
 影响燃料型NOX生成因素较多,与温度、氧含量、反应时间,及煤粉的物理和化学特性有关。
。温度
 温度的升高对燃料型NOX生成量有促进作用。在1200℃以下时,其随温度升高显著增加,温度在1200℃以上时,增速平缓。对于燃料型NOX,燃料中N越高、氧浓度越高、反应停留时间越长,NOX生成量越大,与温度相关性越差。
氧含量
 氧含量的增加,可以形成或强化窑炉内燃烧的氧化气氛,增加氧的供给,促进燃料中N向NOX的转化。燃料型NOX随过剩空气系数的降低而降低,在a<1时,NOX生成量急剧降低。在氧含量不足时,氧被燃料中的可燃成分消耗尽,破坏了氮与氧反应的物质条件。在a>1.1时,热力型NOX含量下降,燃料型NOX仍上升。
燃料型NOX与煤的热解产物和火焰中氧浓度密切相关,如果在主燃烧区延迟煤粉与氧气的混合,造成燃烧中心缺氧,可使绝大部分挥发份氮和部分焦碳N转化为N2。
 不同种类的煤,挥发份含量、氮含量等差异较大。通常挥发份和氮含量高的煤种生成NOX较多。煤粉细度较细时,挥发份析出速度快,燃烧速度快,加快了煤粉表面的耗氧速度,使煤粉颗粒局部表面易形成还原气氛,产生抑制NOX生成的作用。煤粉细度较粗时,挥发份析出慢,也会减少NOX的生成量。特别是对劣质煤或是着火点较高的煤,这种情况会更明显,控制合适煤粉细度可依据窑况和NOX生成量综合考虑。
 煤挥发份中氧氮比越大,NOX转化率越高。相同氧氮比条件下,过剩空气系数越大,NOX转化率越大。
 

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