低氮氧化燃烧资料

目录
目录 ________________________________________________________ 1 1.焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制 _____________________ 2 1.1.温度热力型 NO 形成机理及控制 _____________________________ 2 1.2.含氮组分燃料型 NO 形成机理及控制 _________________________ 6 1.2.1.含氮组分燃料型 NO 形成机理 ___________________________ 6 1.2.2.控制含氮组分燃料型 NO 生成的技术 _____________________ 7 1.3.碳氢燃料快速型 NO 形成机理及控制 _________________________ 8 1.4.讨论 ____________________________________________________ 9 1.5.结论 ___________________________________________________ 11 2.大唐节能科技有限公司低氮氧化物分级燃烧技术 ________________ 11 2.1.氮氧化物的危害及排放标准 ________________________________ 11 2.1.1.氮氧化物的危害 ______________________________________ 11 2.1.2.氮氧化物的排放标准 __________________________________ 12 2.2.低NO������优化燃烧技术的分类及比较 __________________________ 13 2.2.1.炉内脱硝 ____________________________________________ 13 2.2.2.尾部脱硝 ____________________________________________ 14 2.3.分级燃烧原理____________________________________________ 15 2.4.分级燃烧的技术特点 ______________________________________ 17 2.4.1.优异的低负荷不投油稳燃能力 __________________________ 17 2.4.2.优异的煤粉高效燃尽、防结渣及高温腐蚀的特性 __________ 17 2.4.3.超低的NO������燃烧排放特性 ______________________________ 18 2.4.4.优异的小油点火稳燃能力。 ____________________________ 18 2.4.5.分离燃尽风 SOAF 还具有较好的降低炉膛出口烟温偏差特性 18 2.4.6.五大技术特点保证锅炉改造后大幅提高锅炉运行经济性 ____ 18 2.5.改造方案(烟煤) __________________________________________ 18 2.6. CEE 超低NO������燃烧系统技术特点 ___________________________ 22 2.6.1.纵向空间的三区分布 __________________________________ 23 2.6.2.燃烧区域水平截面的两区分布 __________________________ 24 2.7. CEE 超低NO������燃烧系统技术改造指标 _______________________ 24 2.8.业绩简介 _______________________________________________ 24 钟英飞《焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制》
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相近。如在没有废气循环和分段加热的条件下，焦炉立火道温度在不小于 1350℃时，用焦炉煤气加热时，其 NO 生成量>600ppm，以 NO2 计约 1300mg/m³ ， 相当于实际燃烧温度不小于 1850℃。 温度热力型 NO 的生成， 除了温度的主要因素外，还有高温烟气在高温区的停留时间和供应燃烧的 氧气量两个因素。 在焦炉立火道中，气流流速一般在 0.5m/s 左右，所以在高温区停留时 间大体在 2s 左右， 按上述资料的图表 2-6， 要控制 NO 生成量在 200ppm 左 右时，则������值应不大于 0.8，即供应的空气量应不大于������=1.2 时的 70%。控 制温度热力型 NO 生成量的措施有如下几方面： (1)控制温度热力型 NO 生成量， 可采用国内同行熟知的废气循环技术， 其作用是： ①废气循环可使相当数量下降气流的废气进入上升气流，降低了气流 的温度。 ②废气循环在一定程度上淡化了燃气和空气浓度， 而减缓了燃烧强度。 上述两种作用使燃烧温度降低。废气循环技术使实际燃烧温度降低， 从而降低 NO 生成量，但降低的幅度，对焦炉煤气加热来说效果大于用贫 煤气加热，如废气循环的焦炉，当立火道温度不低于 1350℃，用焦炉煤气 加热时，其 NO 生成量以 NO2 计由 1300mg/m³ 下降至 800mg/m³ 以下。而用 贫煤气加热时，其 NO 生成量降幅不如用焦炉煤气加热降幅大，这是由于 贫煤气中惰性成分较多，而降低了废气循环的效果。中冶焦耐公司从 2005 年开始陆续对带废气循环的焦炉烟道废气中 NO������ 量进行了检测，其结果见 表表 1-1。
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减少 50%，如������=1.2 时，供应的空气量为 100%，则������=0.8，供应的空气量 应<70%)。 第二段供空气量不宜大，供入第二段空气后，������最好小于 1。第二段供 气位置应避开上升气流高温区的部位送入(一般认为不分段加热焦炉上升 气流火道温度最高部位，大体为距炭化室底 1000~1500mm 处，故第二段供 气出口位置，对炭化室高 7m 或 7m 以上的焦炉，宜不小于 1700mm)。 到第三段时，火道中的������值达到 1.2 左右，这样使第一段和第二段都在 远离理论空气比的条件下进行， 到了第三段虽然������达到 1.2， 但温度已不高， 可燃成分已不多，而且还有第一段和第二段大量废气的冲淡，所以第三段 供的空气在很大程度上是保证上升气流燃烧完全。从理论上说，第一段空 气系数越小，对氮氧化物控制效果越好，对焦炉来说，一段空气量过小， 会出现焦炉炭化室底部温度低，而上部温度高，故将第一段的������值保持在 0.8 左右即可。 (3)采用分段加热与废气循环相结合的技术。分段加热和废气循环技术 各有所长， 德国 Uhde 公司将两者结合起来， 对降低焦炉燃烧过程中的 NO������ 浓度有叠加作用， 当然， 这会使焦炉结构变得复杂。 Uhde 公司设计的 7.63m 焦炉，采用分三段供空气，并控制������值，废气循环量估计为 40%左右，其保 证值用焦炉煤气加热时，NO������ (以 NO2 计)浓度约 500mg/m³ ，用贫煤气加热 时 NO������ 浓度不大于 350mg/m³ 。
1680~1690 1670~1680 ≯1650
~650 ~600 ≯500
~400(≯500) ≯400 ≯350
从上述关系中可见，控制废气中 NO������ 不大于 500mg/m³ 和不大于 350mg/m³ 的关键在于控制实际燃烧温度，用焦炉煤气加热时，不大于 1750℃，用贫煤气加热时，不大于 1650℃。另外，采用废气循环的焦炉， 只有在立火道温度不高于 1250℃时，废气中的 NO������ 才能达到目标，这显然 会影响焦炉的生产效率。因而需要进一步采取技术措施，以降低实际燃烧 温度，使焦炉火道温度高于 1300℃时，焦炉废气中的 NO������ 也不超标。 (2)采用分段加热技术。分段加热一般是只用空气分段，也有空气和贫 煤气皆分段的(焦炉煤气不分段)。分段供空气或空气､ 贫煤气皆分段，就是 形成分散燃烧，而使燃烧强度降低，从而降低燃烧温度。德国 Prosper 厂 7.1m 高的 1 号和 3 号焦炉为 Carl-still 炉型， 分 6 段供空气， 2 号焦炉为 Otto 型，分 3 段供空气，1 号焦炉的火道温度 1320℃，2 号焦炉 1340℃，3 号 焦炉 1310℃(未加校正值)。 据报导， 其 NO������ 实测浓度为 390mg/m³ 。 Dilingern 厂的 6.25m 捣固焦炉，分三段供空气和贫煤气。该厂介绍火道温度 1350℃(未加校正值)，基本用贫煤气加热，1 周左右短时换用 1 次焦炉煤气 加热，其 NO������ 月平均为 290~310mg/m³ 。Prosper 厂和 Dilingern 厂的焦炉皆 无废气循环。这些厂的生产实践说明，在无废气循环的条件下，采用分段 加热技术，是可以降低燃烧温度，从而降低 NO������ 浓度的。 如果在分段加热的基础上，针对 NO������ 生成机理，控制供应空气量，即 控制������值， 使燃烧基本是在远离理论空气比的条件下进行， 则对控制 NO������ 生 成量将是十分有效的措施。 分段供空气对炭化室高 7m 或 7m 以上的焦炉来 说，一般可分为三段，第一段在火道底部，在火道适当高度上设第二段和 第三段出口。只用空气分段时，在立火道底部的第一段燃烧时，使������不大于 0.8(“燃煤氮化物排放控制技术”一书指出， 当������=0.8 时， 生成的 NO 量比������=1.2
表 1-1NO������ 浓度与立火道及燃烧室温度的关系 燃气实际燃烧温度，℃ NO������ 浓度，mg/m³ 火道温度，℃ 焦炉煤气加热 贫煤气加热 焦炉煤气加热 贫煤气加热 <800 ~500 ≮1350 ≮1800 ≮1700
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~1325 1300 1250
1780~1790 1775 ≯1750
1.1. 温度热力型 NO 形成机理及控制
燃烧过程中，空气带入的氮被氧化为 NO
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N2 +O2 =2NO NO 的生成由如下一组链式反应来说明，其中原子氧主要来源于高温 下O2 的离解： O2 =2[-O-] [-O-]+N2 =NO+[-N=] [-N=]+O2 =NO+[-O-] 由于原子氧和氮分子反应，需要很大的活化能，所以在燃料燃烧前和 燃烧火焰中不会生成大量的 NO，只有在燃烧火焰的下游高温区(从理论上 说，只有火焰的下游才积聚了全部的热焓而使该处温度最高，燃烧火焰前 部与中部都不是高温区)，才能发生O2 的离解，也才能生成 NO。 关于燃烧高温区的温度，综合有关资料，选择以《炼焦炉中气体的流 动和传热》的论述为依据，当������=1.1，空气预热到 1100℃时。焦炉煤气的 理论燃烧温度为 2350℃；高炉煤气理论燃烧温度为 2150℃。一般认为， 实际燃烧温度要低于此值，实际燃烧温度介于理论燃烧温度和测定的火道 砌体温度之间。如测定的火道温度不小于 1350℃，则焦炉煤气的实际燃烧 温度不小于 1850℃，而贫煤气不小于 1750℃。 《大气污染控制工程》中对 NO������ 的生成机理及控制有所论述，并列出 了 NO������ 的生成量和燃烧温度关系图表 2-5。 该图表显示， 气体燃料燃烧温度 一般在 1600~1850℃之间，燃烧温度稍有增减，其温度热力型 NO 生成量 增减幅度较大(这种关系在有关焦炉废气中 NO������ 浓度与火道温度之关系中 也表现明显。 有资料表明， 火道温度 1300~1350℃， 温度± 10℃时， 则 NO������ 量为 ± 30mg/m³ 左右)。燃烧温度对温度热力型 NO 生成有决定性的作用，当燃烧 温度低于 1350℃时，几乎没有 NO 生成，燃烧低于 1600℃，NO 量很少， 但当温度高于 1600℃后，NO 量按指数规律迅速增加。 当然，该书不是焦炉燃烧的专著，但所显示的数据与焦炉燃烧的实际