低氮、脱硝讲义..
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• 利用这一原理，将80%~85%燃料送
入一级燃烧区，在a>1条件下燃烧生 成，送入一级区的燃料称为一级燃 料；其余15%~20%则在主燃烧器上 部送入二级燃烧区，在a <1条件下 形成还原性气氛，使NO还原。二级 燃烧区又称再燃区。
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一次燃烧区： • 一次燃料，在a＞1的条件下燃烧并生成 NOx。 再燃烧区： • 二次燃料，在a ＜1的条件下形成很强的 还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成 的NOx被还原成氮分子(N2)。
燃尽区： • 最后再送入二次风，在a ＞1的条件下将 未完全燃烧产物的燃尽 。
18
燃料分级燃烧 原理示意图
19
不同种 类的二 次燃料 和再燃 区内过 量空气 系数a2 及NOx 浓度的 关系
20
21
22
4、烟气再循环
• 将锅炉尾部烟气再送入炉内，降低 了氧气浓度，降低燃烧温度，从而 降低NOx的排放浓度。
3、燃料分级燃烧
• 已生成的NO在遇到烃根CHi和末完全燃烧产物 CO，H2，C和CnHm时，会发生NO的还原反应， 反应式为： 4NO十CH4→2N2十CO2十H2O 2NO 十 2CnHm 十 (2n 十 m/2-1)O2→N2 十 2nCO2 十 mH2O 2NO十2CO→N2十2CO2 2NO十2C→N2十2CO 2NO十2H2→N2十2H2O
Ê (%) Í Â µ µ NOx½
80 60 40 20 0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
NOxÅ Å · Å Ö µ (mg/m3)
1800
3
2、低NOx排放主要技术措施
1. 改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法， 空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟 气再循环法。 2. 炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入 水蒸汽，喷入二次燃料。 3. 烟气脱硝： 4. 干法脱硝。(烟气催化脱硝，电子束照 射烟气脱硝) 5. 湿法脱硝。
9
• 空气分级燃烧弥补了低过量空气燃 烧的缺点。 • 但若第一级和第二级的空气比例分 配不当，则会增加不完全燃烧损失。 • 同时，在煤粉炉第一级燃烧区内的 还原性气氛也存在着使灰熔点降低 而引起结渣，或引起受热面腐蚀的 问题。
10
一级燃 烧区内 过量空 气系数 燃料中 氮含量 与NOx 生成量 的关系
2、空气分级燃烧
基本原理——将燃料的燃烧过程分阶段完成 一级燃烧： • 将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的 70%~75%，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条 件下燃烧。过量空气系数a＜1，降低了燃烧区 内的燃烧速度和温度水平，而且在还原性气氛 中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx的生 成量。 二级燃烧： • 其余空气与一级燃烧区产生的烟气混合，在a ＞1的条件下完成全部燃烧过程。
23
烟气再循环的不足之处
• 由于循环烟气量的增加，燃烧会趋 于不稳定，而且末完全燃烧热损失 会增加。 • 增加循环风机、烟道，增大投资， 系统也较复杂。
7
煤粉燃烧时一次风比例和烟气中飞灰 含碳量与NOx含量的关系
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.8 0.9 1 1.1 » ´ Ò Î · ç ± È À ý 1.2 1.3 1.4
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Ð NOxº ø Ö ¿ Ì Æ Ñ ¬ Á
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5
1、低过量空气燃烧
• 使燃烧过程尽可能地在接近理论空 气量的条件下进行，随着烟气中过 量氧的减少，可以抑制NOx的生成， 采用低过量空气燃烧可以降低NOx 排放15%~20%
6
煤粉燃烧时一次风比 例和烟气中飞灰含碳 量与NOx含量的关系
• 炉内氧的浓度过低，低于 3%以下时，会造成CO浓 度的急剧增加，从而大大 增加化学未完全燃烧热损 失。同时，也会引起飞灰 含碳量的增加，燃烧效率 将会降低 • 此外，低氧浓度会使炉膛 内的某些地区成为还原性 气氛，从而降低灰熔点， 引起炉壁结渣与腐蚀
11
大型煤粉锅炉空气分级燃烧效果举例
12
• 空气分级燃烧中，第二阶段完全燃
烧所需的其余空气将通过布置在主 燃烧器上方的专门空气喷口OFA （Over Fire Air）”火上风”喷入 炉膛。为了保证既能减少排放，又 能保证锅炉燃烧的经济、可靠性， 必须正确组织空气分级燃烧过程。
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煤粉炉燃烧器前墙布置时“ 火上 风”(OFA)喷口布置的示意图
“火上风”喷口
一次风煤粉 和二次风
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一级燃烧区内过量空气系数、燃料中 氮含量与NOx生成量的关系
600
NOx (ppm)(6% O2)
500 400 300 200 100 0 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8
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N:1.0% N:1.15% N:2.6%
» ¼ Ò ¶ È ¼ É Õ Ç ø ¹ ý Á ¿ ¿ Õ Æ ø Ï µ Ê ý a1
4
§2 低NOx燃烧技术
• • 1. 2. 3. 4. 凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数， 以抑制生成或破坏已生成的NOx达到减少排 放的技术称为低NOx燃烧技术 在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧 技术是采用最广、相对简单、经济并且是有 效的方法 低过量空气燃烧 空气分级燃烧 燃料分级燃烧 烟气再循环
燃煤污染控制
脱硝技术
1 概述
2 低NOx燃烧技术
3 炉膛喷射脱硝 4 烟气脱硝
1
ห้องสมุดไป่ตู้
§1 概述 1、煤的燃烧方式对NOx排放的影响
•
1) 2) 3) 4)
探讨生成规律可以知道，NOx的生成及破坏 与以下因素有关： 煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃 料比FC/V以及V-H/V-N等。 燃烧温度。 炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气， 氮气，NOx和CHi的含量。 燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停 留时间。
2
不同燃煤设备所生成的NOx的原始排放值及为达 到环境保护标准所需的NOx降低率
举例：固态除渣煤粉炉，当要求NOx排放值为650mg/m3时，所需的NOx降低率为36%
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• 利用这一原理，将80%~85%燃料送
入一级燃烧区，在a>1条件下燃烧生 成，送入一级区的燃料称为一级燃 料；其余15%~20%则在主燃烧器上 部送入二级燃烧区，在a <1条件下 形成还原性气氛，使NO还原。二级 燃烧区又称再燃区。
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一次燃烧区： • 一次燃料，在a＞1的条件下燃烧并生成 NOx。 再燃烧区： • 二次燃料，在a ＜1的条件下形成很强的 还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成 的NOx被还原成氮分子(N2)。
燃尽区： • 最后再送入二次风，在a ＞1的条件下将 未完全燃烧产物的燃尽 。
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燃料分级燃烧 原理示意图
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不同种 类的二 次燃料 和再燃 区内过 量空气 系数a2 及NOx 浓度的 关系
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4、烟气再循环
• 将锅炉尾部烟气再送入炉内，降低 了氧气浓度，降低燃烧温度，从而 降低NOx的排放浓度。
3、燃料分级燃烧
• 已生成的NO在遇到烃根CHi和末完全燃烧产物 CO，H2，C和CnHm时，会发生NO的还原反应， 反应式为： 4NO十CH4→2N2十CO2十H2O 2NO 十 2CnHm 十 (2n 十 m/2-1)O2→N2 十 2nCO2 十 mH2O 2NO十2CO→N2十2CO2 2NO十2C→N2十2CO 2NO十2H2→N2十2H2O
Ê (%) Í Â µ µ NOx½
80 60 40 20 0
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1000
1200
1400
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NOxÅ Å · Å Ö µ (mg/m3)
1800
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2、低NOx排放主要技术措施
1. 改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法， 空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟 气再循环法。 2. 炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入 水蒸汽，喷入二次燃料。 3. 烟气脱硝： 4. 干法脱硝。(烟气催化脱硝，电子束照 射烟气脱硝) 5. 湿法脱硝。
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• 空气分级燃烧弥补了低过量空气燃 烧的缺点。 • 但若第一级和第二级的空气比例分 配不当，则会增加不完全燃烧损失。 • 同时，在煤粉炉第一级燃烧区内的 还原性气氛也存在着使灰熔点降低 而引起结渣，或引起受热面腐蚀的 问题。
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一级燃 烧区内 过量空 气系数 燃料中 氮含量 与NOx 生成量 的关系
2、空气分级燃烧
基本原理——将燃料的燃烧过程分阶段完成 一级燃烧： • 将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的 70%~75%，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条 件下燃烧。过量空气系数a＜1，降低了燃烧区 内的燃烧速度和温度水平，而且在还原性气氛 中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx的生 成量。 二级燃烧： • 其余空气与一级燃烧区产生的烟气混合，在a ＞1的条件下完成全部燃烧过程。
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烟气再循环的不足之处
• 由于循环烟气量的增加，燃烧会趋 于不稳定，而且末完全燃烧热损失 会增加。 • 增加循环风机、烟道，增大投资， 系统也较复杂。
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煤粉燃烧时一次风比例和烟气中飞灰 含碳量与NOx含量的关系
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.8 0.9 1 1.1 » ´ Ò Î · ç ± È À ý 1.2 1.3 1.4
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1、低过量空气燃烧
• 使燃烧过程尽可能地在接近理论空 气量的条件下进行，随着烟气中过 量氧的减少，可以抑制NOx的生成， 采用低过量空气燃烧可以降低NOx 排放15%~20%
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煤粉燃烧时一次风比 例和烟气中飞灰含碳 量与NOx含量的关系
• 炉内氧的浓度过低，低于 3%以下时，会造成CO浓 度的急剧增加，从而大大 增加化学未完全燃烧热损 失。同时，也会引起飞灰 含碳量的增加，燃烧效率 将会降低 • 此外，低氧浓度会使炉膛 内的某些地区成为还原性 气氛，从而降低灰熔点， 引起炉壁结渣与腐蚀
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大型煤粉锅炉空气分级燃烧效果举例
12
• 空气分级燃烧中，第二阶段完全燃
烧所需的其余空气将通过布置在主 燃烧器上方的专门空气喷口OFA （Over Fire Air）”火上风”喷入 炉膛。为了保证既能减少排放，又 能保证锅炉燃烧的经济、可靠性， 必须正确组织空气分级燃烧过程。
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煤粉炉燃烧器前墙布置时“ 火上 风”(OFA)喷口布置的示意图
“火上风”喷口
一次风煤粉 和二次风
14
一级燃烧区内过量空气系数、燃料中 氮含量与NOx生成量的关系
600
NOx (ppm)(6% O2)
500 400 300 200 100 0 1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8
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N:1.0% N:1.15% N:2.6%
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§2 低NOx燃烧技术
• • 1. 2. 3. 4. 凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数， 以抑制生成或破坏已生成的NOx达到减少排 放的技术称为低NOx燃烧技术 在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧 技术是采用最广、相对简单、经济并且是有 效的方法 低过量空气燃烧 空气分级燃烧 燃料分级燃烧 烟气再循环
燃煤污染控制
脱硝技术
1 概述
2 低NOx燃烧技术
3 炉膛喷射脱硝 4 烟气脱硝
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ห้องสมุดไป่ตู้
§1 概述 1、煤的燃烧方式对NOx排放的影响
•
1) 2) 3) 4)
探讨生成规律可以知道，NOx的生成及破坏 与以下因素有关： 煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃 料比FC/V以及V-H/V-N等。 燃烧温度。 炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气， 氮气，NOx和CHi的含量。 燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停 留时间。
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不同燃煤设备所生成的NOx的原始排放值及为达 到环境保护标准所需的NOx降低率
举例：固态除渣煤粉炉，当要求NOx排放值为650mg/m3时，所需的NOx降低率为36%
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