烧结过程中氮氧化物生成机理及控制

NOx的控制方法分类
见诸于文献资料上有关NOx的治理方法有几十种之多，这些方法大体上可以分为两大类 — — 一级污染预防措施和二级污染预防措施。
一级污染预防措施是指在NOx生成前的所有控制措施。
一级污染预防措施主要是通过改进燃烧方式减少NOx的生成量。基于NOx的形成受温度的 影响极大这一规律，可以通过改进燃烧方式避开使NOx大量生成的温度区间，从而实现 NOx的减排。
（Waste gas deNOx）。
NOx的危害性及排放情况
氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和氧化二氮(N2O)。还有 NmOn
氮氧化物的危害性表现在：
对人体健康的直接危害。 参与形成光化学烟雾，形成酸雨，造成环境污染。 氧化二氮是一种温室气体，会破坏臭氧层。
氮痒化合物： 是指空气中主要以一氧化碳和二氧化碳形式存在的氮痒化合物。空气中含氮的氧化物有 一氧化二氮（N2O）一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮(N2O3)、等、但 是主要成分是NO和N2O，一般将这两者统称为氮痒化物，用Nox表示。 钢铁厂各种设备排出的氮氧化物，总量占固定污染源的第二位，其中烧结占一半左右。
焦炉煤气 高炉煤气
工业部门各种燃料类型的Nox排放因子
燃料/kg/t 煤 原油 煤油 燃料油
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
排放因子 7.5 5.09 7.46 5.84
燃料/kg/t 焦炭 汽油 柴油 LPG
排放因子 9 16.7 9.62 2.63
炼厂干气
煤气
0.53
9.5
天然气
20.85
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降低燃烧过程Nox排放措施：
热力型NOx源于在燃烧过程中空气中的N2被氧化而成NO，它主要产生于温度高于1800K的高温区，其反应机理： N2＋O＝NO＋N N＋O2＝NO＋O N＋OH＝NO＋H 分子氮比较稳定，它被氧原子氧化为NO的过程需要较大的活化能，整个反应的速度决定于第一式的反应速度。 氧原子在反应中起活化链的作用，它来源于高温下O2的分解。 2. 热力型NOx的主要影响因素是温度和氧浓度。随温度和氧浓度的增加，热力型NOx的浓度增加。
1.燃料型NOx指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化－还原反应而生成 NOx，它是 煤燃烧过程NOx生成的主要来源。反应机理：
2.燃料型NOx既受燃烧温度、过量空气系数、煤种、煤颗粒大小等影响同时 也受燃烧过程中燃料－空气混合条件的影响以及高温下的自由基。 3.控制方法（1）通过改变煤或其它化石燃料的燃烧条件，从而减少燃料型 NOx的生成量，即燃烧过程中NOx的脱除；（2）对燃烧后的含NOx的烟气 进行 烧结一般属于这种类型
2．温度型或热力型NOx 燃烧时空气中的Ｎ2在高温下氧化生成的NOx，称作温度型或热力型NOx。3．快速型（或速 度型）NOx
碳氢燃料在燃料过多时燃烧所产生的NOx，称作快速型（或速度型）NOx，对于大多数的矿 物燃料，这类NOx含量较小
3．快速型（或速度型）NOx 碳氢燃料在燃料过多时燃烧所产生的NOx，称作快速型（或 速度型）NOx，对于大多数的矿物燃料，这类NOx含量较小
2018年1月21日星期W
3. 控制对策：（1）降低燃烧温度，避免其生成所需要的高温条件；（2）降 低分子氮的浓度；（3）降低分子氧的浓度；（4）缩短在热力型NOx生产区的 停留时间；
4. 工程实践中常用手段（1）通过向火焰面喷射水/水蒸气来降低燃烧温度； （2）通过烟气循环使一部分烟气和新鲜空气混合，既降低氧浓度，同时可以降 低火焰的温度；（3）分级燃烧和浓淡燃烧等技术控制热力型NOx
光化学反应使NO2分解为NO和O3，大气中臭氧对人体健康十分有害。 光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭氧和氮氧化合物：臭氧浓度超 过0.1ppm时便对植物产生危害。NO2浓度达1ppm时，某些植物便会受 害。 氮氧化物在大气的催化反应中可形成硝酸。
热力型 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(Zeldovich)反应式表示。 随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500oC时,NO的 生成量很少,而当T>1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍。 因烧结温度低于1500℃，一般不宜产生。
技术主要有降低Nox燃烧技术和终端治理（也即是脱硝）我们只说控制燃烧技术。 通过氮氧化物生成机理我们可以看出，燃烧条件对Nox生成与排放有很大的影响适当调节燃烧条件， 就可能减少Nox的生成有排放。 1、减少燃料周围氧浓度。2、控制燃料粒度0.5mm-3mm。3、烟气再循环利用。 4、燃料被白灰包裹。5、适度增大水分。
烧结过程中氮氧化物主要来源于烧结过程中燃料的燃烧。烧结生产中的燃料分点火燃料和 烧结燃料。 点火燃料一般为气体燃料和液体燃料。
成分/%质量分 数
CO2
1.5-2.5 14-22
CO
25-31 20-26
CH4
23-28 0.3-0.5
CmHn
2-3
H2
54-59 2-3
N2
3-5 55-58
O2
0.3-0.6
2017年4月2日
•NOx的形成机理（一）
一、 NOx的形成机理 在燃料的燃烧过程中，NOx的生成通过三种机理，三种机理所生成的NOx分别称作燃料型 NOx（ Fuel NOx）、温度型或热力型NOx（Thermal NOx）和快速型（或速度型）NOx （Prompt NOx）： 1．燃料型NOx 燃料本身所含的氮的有机物诸如喹啉(C5H5N)、吡啶(C9H7N)等，在高温下释放出氮和氧化 合生成的NOx，称作燃料型NOx。
燃烧方式的改进通常是一种相对简便易行的减少NOx排放的措施 ，但这种措施 会带来燃烧效率的降低，不完全燃烧损失增加，而且NOx的脱除率也不够高， 因此随着环保要求的不断提高，燃烧的后处理越来越成为必然。
二级污染预防措施是指在NOx的生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含NOx 的烟气(尾气)进行脱氮处理，又称为烟气脱硝（Flue gas deNOx）或废气脱硝