氮氧化物和低氮燃烧的生成机理
燃烧过程中氮氧化物的生成机理
燃烧过程中氮氧化物的生成机理一、本文概述氮氧化物（NOx）是燃烧过程中产生的一类重要污染物，对人类健康和环境质量构成了严重威胁。
本文旨在深入探讨燃烧过程中氮氧化物的生成机理，为有效控制其排放提供理论基础。
文章首先概述了氮氧化物的主要来源和危害，然后详细介绍了燃烧过程中氮氧化物的生成途径，包括热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx的生成过程。
接着，文章分析了影响氮氧化物生成的主要因素，如燃烧温度、氧气浓度、燃料种类等。
在此基础上，文章探讨了降低氮氧化物排放的技术措施，如低氮燃烧技术、烟气脱硝技术等。
文章对氮氧化物生成机理的未来研究方向进行了展望，旨在为燃烧过程氮氧化物减排技术的研发和应用提供有益参考。
二、氮氧化物的生成途径氮氧化物的生成主要发生在高温、富氧的燃烧环境中，其生成途径主要分为三种：热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。
热力型NOx：在高温条件下，空气中的氮气与氧气直接发生反应，生成NO，这是热力型NOx的主要生成方式。
这种反应通常在燃烧区域的温度高于1500℃时发生，且随着温度的升高，NO的生成速率会显著增加。
快速型NOx：快速型NOx主要在碳氢燃料浓度较高的区域生成，其中燃料中的碳氢化合物与氮气、氧气以及羟基自由基（OH）等发生反应，生成NO。
这种反应方式在火焰前锋的富燃料区域中特别显著，因为这里的碳氢化合物浓度最高。
燃料型NOx：燃料型NOx的生成与燃料中的氮元素有关。
在燃烧过程中，燃料中的氮元素首先被氧化为氨（NH3）和氰化氢（HCN）等中间产物，这些中间产物再进一步与氧气反应生成NO和NO2。
燃料型NOx的生成量取决于燃料的种类和燃烧条件，如火焰温度、氧气浓度以及燃料与氧气的混合程度等。
在燃烧过程中，这三种NOx生成途径可能同时发生，但在不同的燃烧条件和燃料类型下，它们对总NOx生成量的贡献可能会有所不同。
例如，在燃气轮机和高温工业锅炉中，热力型NOx是主要的NOx生成途径；而在柴油机和某些燃煤锅炉中，燃料型NOx的贡献可能更为显著。
氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理
氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理：一、氮氧化物的产生机理在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%，产生机理一般分为如下三种：（a）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。
当T<1500℃时，NO的生成量很少，而当T>1500℃时，T每增加100℃，反应速率增大6-7倍。
热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式)在高温下总生成式为（b）瞬时反应型(快速型)快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。
在碳氢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。
由于燃料挥发物中碳氢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，其形成时间只需要60ms，所生成的与炉膛压力0.5次方成正比，与温度的关系不大。
上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。
（c）燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
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，它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。
在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。
燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图二、低NOx燃烧技术原理对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说，也就是采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。
1）在燃用挥发分较高的烟煤时，燃料型NOx含量较多，快速型NOx极少。
燃料型NOx是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOx，燃料中氮并非全部转变为NOx，它存在一个转换率，降低此转换率，控制NOx排放总量，可采取：（1）减少燃烧的过量空气系数；（2）控制燃料与空气的前期混合；（3）提高入炉的局部燃料浓度。
低氮燃烧的原理
氮氧化物的生成与温度有密切的关系，一般火焰温度越高，氮氧化物的生成越多，反之亦然，这也是流化床炉得以环保的原因之一。
低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心；淡相在外，贴近水冷壁。
浓相在内着火时，火焰温度相对较高，但是氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相对较低，故氮氧化物的生成也不会很多。
根据氮氧化合物生成机理，影响氮氧化合物生成量的因素主要有火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停留时间和煤的特性，而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面：降低火焰温度，防止局部高温；降低过量空气系数和氧浓度，使煤粉在缺氧的条件下燃烧。
简介：用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。
在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。
关键字：燃烧条件NOx燃烧技术低NOx燃烧器用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。
在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。
目前主要有以下几种：1 低过量空气燃烧使燃烧过程尽可能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。
这是一种最简单的降低NOx排放的方法。
一般可降低NOx排放15－20%。
但如炉内氧浓度过低（3%以下），会造成浓度急剧增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，燃烧效率下降。
因此在锅炉设计和运行时，应选取最合理的过量空气系数。
2 空气分级燃烧基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。
在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70－75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。
此时第一级燃烧区内过量空气系数α＜1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。
因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在这一燃烧中的生成量。
火力发电厂煤粉燃烧过程中氮氧化物的生成机理及低氮燃烧技术的研究
火力发电厂煤粉燃烧过程中氮氧化物的生成机理及低氮燃烧技术的研究摘要：本文吸取了大部分关于低碳燃烧技术研究技术以及氮氧化物生成机理的文献，接下来对氮氧化物的生成机理进行详细论述，并对低碳燃烧技术的研究注意事项，改造方案等进行详细全面的介绍。
关键词：火力发电厂；氮氧化物生成机理；低碳燃烧技术；探究分析引言在化学研究过程中，氮氧化物包括:一氧化氮、二氧化氮、三氧化氮、一氧化二氮、三氧化二氮等，被称为NOx，在火力发电厂煤粉燃烧过程中，主要产生的氮氧化物制为一氧化氮和二氧化氮，这两种物质严重污染了我国环境，对我国环境造成了极大破坏。
改革开放以来，随着我国重工业的快速发展，NOx的排放量也在迅猛增加，为了实现我国低碳环保，实现可持续发展的政策方针，改善发电厂燃料，降低NOx排放量是未来火力发电厂的发展趋势。
一、氮氧化物的生成机理分析一般可将氮氧化物分为热离型氮氧化物和燃料型氮氧化物，但在一般空气中高温燃烧形成一氧化氮是非常复杂的，因此我们接下来主要探究燃料型氮氧化物的生成:首先，在火力发电厂的燃烧过程中氮氧化物的主要来源是其燃料，所产生的氮氧化物占排放总量的70%左右。
其次，在火力发电厂中，一些含氮的化合物通过与空气的接触，从而形成一氧化氮、一氧化二氮等物质，在进行煤脱挥发份的过程中，随着空气中温度的升高，其挥发的程度逐渐加大，根据近几年资料显示当空气中的温度超过1300摄氏度时，燃料中的氮氧化物就会被抑制，避免生成。
最后，根据研究数据表明，当火力发电厂的燃烧温度在800摄氏度以上时，氮氧化物产生主要来源于挥发份氮，在低于800摄氏度时氮氧化物主要来源于焦炭，除此之外，氮氧化物生成量还取决于煤倒挥发份含量。
二、控制氮氧化物技术分析（一）第一次控制措施分析控制氮氧化物的第一次控制措施是指，通过外界的各种技术手段，继而控制氮氧化物的生成，通常在火力发电厂中降低氮氧化物的一次措施主要有:采用低氮氧化物燃烧器、使用含氮量低的燃料、控制燃烧局部温度、控制燃烧区域内氧气浓度等等方式，从而来降低氮氧化物的生成。
氮氧化物的生成机理及防治措施
碳氢化合物燃烧时，分解成 CH、CH2和C2等基团，与 N2发生如下反应
火焰中存在大量O、OH基 团，与上述产物反应
燃料型NOx的形成
燃料中的N通常以原子状态与HC结合，C—N键的键能
较N ≡N 小，燃烧时容易分解，经氧化形成NOx
火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区NO/O2的
比例
NO
燃料中20％～80％的氮转化为NOx O,H,OH
氮氧化物的性质及来源
NOx的性质（续）
NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降
NOx的来源
固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a） 人类活动（5×107t/a）
○ 燃料燃烧占 90％ ○ 95％以NO形式，其余主要为NO2
燃烧过程 NOx的形成 机理
形成机理
○ 燃料型NOx ● 燃料中的固定氮生成的NOx
两段燃烧技术
第一段：氧气不足，烟气温 度低，NOx生成量很小
第二段：二次空气，CO、 HC完全燃烧，烟气温度低
先进的低NOx燃烧技术
原理：低空气过剩系数运行技术＋分段 燃烧技术
炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器
○ 炉壁设置助燃空气（OFA，燃尽风）喷嘴 ○ 类似于两段燃烧技术
先进的低NOx燃烧技术
第九章 氮氧化物污染控制
教学内容 一． 氮氧化物的性质及来源
二． 燃烧过程中氮氧化物的 形成机理
三． 低氮氧化物燃烧技术
四． 烟气脱硝技术
重
点
教学目标
氮氧化物的形成机理，低氮氧 通过本节内容的学习，使学生
化物燃烧技术和烟气脱硝技术。 达到如下要求（1）了解氮氧 化物的性质和主要来源（2）
熟悉氮氧化物的形成机理（3）
氮氧化物的生成机理及防治措施
燃料型氮氧化物的生成机理
燃料中的氮元素：当燃料中含有氮元素 时，燃烧过程中燃料中的氮与氧气反应
生成氮氧化物。
中间产物生成：燃料燃烧过程中产生的 中间产物，如烃类、醛类、酮类等，与
空气中的氮气反应生成氮氧化物。
针对不同类型的氮氧化物生成机理，可 以采取相应的防治措施。例如，降低燃 烧温度、优化燃烧过程、减少燃料中的 氮元素含量等，都是有效的防治氮氧化
。
富氧燃烧技术：利用纯氧替代 空气作为燃烧氧化剂，降低氮
氧化物的排放。
催化燃烧技术：采用催化剂降 低燃烧反应活化能，实现低温 燃烧，减少氮氧化物的生成。
以上防治措施可根据实际情况 单独或组合使用，以实现氮氧
化物的高效减排。
03 氮氧化物防治政策的现状 与未来趋势
当前主要的政策与法规
环保税法
环保税法中明确规定了氮氧化物 的排放标准和相应的税收制度， 企业超标排放将需要缴纳额外的
物生成的方法。
02 氮氧化物的防治措施
燃烧优化防治措施
01
02
03
燃料选择
选用低氮或无烟燃料，降 低燃烧过程中氮氧化物的 产生。
燃烧参数调整
通过调整燃烧温度、氧气 浓度等参数，减少氮氧化 物的生成。
燃烧器设计
采用先进的燃烧器设计， 实现燃料充分燃烧，降低 氮氧化物的排放。
烟气脱硝防治措施
1 2
政策调整
随着技术进步，政策可能会调整排放标准，更加严格控制氮氧化物排放。同时 ，政策可能会加大对清洁能源的扶持力度，进一步推动能源结构调整。
企业和社会在防治氮氧化物中的责任与角色
企业责任
企业应严格遵守相关法规和政策，积极采用先进的防治技术，减少氮氧化物的排放。同时，企业也应积极参与公 共事务，推动行业间的合作与交流。
氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理_百度文库.
氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理:一、氮氧化物的产生机理在氮氧化物中,NO占有90%以上,二氧化氮占5%-10%,产生机理一般分为如下三种: (a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。
当T<1500℃时,NO的生成量很少,而当T>1500℃时,T每增加100℃,反应速率增大6-7倍。
热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式在高温下总生成式为(b瞬时反应型(快速型快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。
在碳氢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。
由于燃料挥发物中碳氢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,其形成时间只需要60ms,所生成的与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。
上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分,不是主要来源。
(c燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
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,它在煤粉燃烧NOx产物中占60-80%。
在生成燃料型NOx过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N,CN,HCN 和等中间产物基团,然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,故燃料型的形成也由气相氮的氧化(挥发份和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭两部分组成。
燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图二、低NOx燃烧技术原理对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说,也就是采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。
1在燃用挥发分较高的烟煤时,燃料型NOx含量较多,快速型NOx极少。
燃料型NOx是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOx,燃料中氮并非全部转变为NOx,它存在一个转换率,降低此转换率,控制NOx排放总量,可采取:(1减少燃烧的过量空气系数;(2控制燃料与空气的前期混合;(3提高入炉的局部燃料浓度。
氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理
一、氮氧化物的产生机理在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%，产生机理一般分为如下三种：（a）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。
当T<1500℃时，NO的生成量很少，而当T>1500℃时，T每增加100℃，反应速率增大6-7倍。
热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式)在高温下总生成式为（b）瞬时反应型(快速型)快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。
在碳氢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。
由于燃料挥发物中碳氢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，其形成时间只需要60ms，所生成的与炉膛压力次方成正比，与温度的关系不大。
上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。
（c）燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
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，它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。
在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。
燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图二、低NOx燃烧技术原理对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说，也就是采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。
1）在燃用挥发分较高的烟煤时，燃料型NOx含量较多，快速型NOx极少。
燃料型NOx是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOx，燃料中氮并非全部转变为NOx，它存在一个转换率，降低此转换率，控制NOx排放总量，可采取：（1）减少燃烧的过量空气系数；（2）控制燃料与空气的前期混合；（3）提高入炉的局部燃料浓度。
燃烧过程中氮氧化物的形成机理
燃烧过程中氮氧化物的形成机理一、引言随着工业化的快速发展，燃烧过程在人类生活中扮演着越来越重要的角色。
燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)对环境和人类健康造成了极大的危害。
因此，研究燃烧过程中氮氧化物的形成机理，对于减少污染物排放、保护环境具有重要意义。
本文将从理论角度出发，详细阐述燃烧过程中氮氧化物的形成机理。
二、燃烧过程中氮氧化物的形成1.1 氮氧化物的形成途径氮氧化物主要由两种形式存在：一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。
在燃烧过程中，这两种氮氧化物的形成途径如下：(1)燃料中的氮元素与氧气在高温下反应生成一氧化氮(NO):N2 + O2 → 2NO(2)一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮(NO2):2NO + O2 → 2NO21.2 影响燃烧过程中氮氧化物形成的主要因素燃烧过程中氮氧化物的形成受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：(1)燃料特性：燃料中的氮含量、燃料中的硫含量、燃料中的微粒直径等都会影响燃烧过程中氮氧化物的形成。
一般来说，含氮量较高的燃料在燃烧过程中产生氮氧化物的可能性较大；含硫量较高的燃料在燃烧过程中容易产生硫酸盐型氮氧化物；微粒直径较小的燃料在燃烧过程中更容易形成NOx。
(2)空气特性：空气的温度、湿度、氧气浓度等都会影响燃烧过程中氮氧化物的形成。
一般来说，空气温度较高、湿度较低、氧气浓度较高时，燃烧过程中氮氧化物的形成可能性较大。
(3)燃烧器结构：燃烧器的形状、尺寸、材料等都会影响燃烧过程中氮氧化物的形成。
一般来说，火焰较宽、焰心较高的燃烧器在燃烧过程中产生氮氧化物的可能性较大。
三、燃烧过程中氮氧化物的形成机理分析2.1 燃料中的氮元素与氧气的反应燃料中的氮元素主要来源于化石燃料，如煤、石油、天然气等。
这些燃料在燃烧过程中，氮元素与氧气发生反应生成一氧化氮(NO)。
这一过程是一个经典的化学反应，其反应式为：N2 + O2 → 2NO在这个反应过程中，燃料中的氮元素和氧气的原子数之比决定了一氧化氮(NO)的产率。
低氮燃烧的原理
低氮燃烧的原理采用空气分级燃烧技术，将一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心；淡相在外，贴近水冷壁。
浓相在内着火时，火焰温度相对较高，但是氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相对较低，故氮氧化物的生成也不会很多。
这种方法可以降低NOx排放20%-30%。
3低氮燃烧器采用低氮燃烧器可以将NOx排放降低到30mg/m³以下，是目前最有效的降低NOx排放的方法之一。
低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心；淡相在外，贴近水冷壁。
浓相在内着火时，火焰温度相对较高，但是氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相对较低，故氮氧化物的生成也不会很多。
总之，低NOx燃烧技术是降低NOx排放的有效手段，采用不同的方法可以达到不同的降低效果，应根据具体情况选择最合适的方法。
燃料分级燃烧是一种有效降低NOx排放浓度的方法，可使排放浓度降低50%以上。
为了保证未完全燃烧产物的燃尽，需要在再燃区上方布置"火上风"喷口，形成第三级燃烧区。
这种方法也称为燃料分级燃烧。
二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，也可以是碳氢类气体或液体燃料，但需要选择高挥发分易燃的煤种，并磨得更细。
在再燃区中影响NOx浓度值的因素需要进行研究。
烟气再循环法是常用的一种降低NOx排放浓度的方法。
可以在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉内，或与一次风或二次风混合后送入炉内，降低燃烧温度和氧气浓度，从而降低NOx的排放浓度。
烟气再循环率为15-20%时，煤粉炉的NOx排放浓度可降低25%左右。
燃烧温度越高，烟气再循环率对NOx降低率的影响越大。
电站锅炉和烟气再循环率一般控制在10-20%。
采用更高的烟气再循环率时，燃烧会不稳定，未完全燃烧热损失会增加。
烟气再循环法可单独使用或与其它低NOx燃烧技术配合使用，但需要进行技术经济比较。
氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理
氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理：一、氮氧化物的产生机理在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%，产生机理一般分为如下三种：（a）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。
当T<1500℃时，NO的生成量很少，而当T>1500℃时，T每增加100℃，反应速率增大6-7倍。
热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式)在高温下总生成式为（b）瞬时反应型(快速型)快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。
在碳氢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。
由于燃料挥发物中碳氢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，其形成时间只需要60ms，所生成的与炉膛压力0.5次方成正比，与温度的关系不大。
上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。
（c）燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
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，它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。
在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。
燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图二、低NOx燃烧技术原理对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说，也就是采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。
1）在燃用挥发分较高的烟煤时，燃料型NOx含量较多，快速型NOx极少。
燃料型NOx是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOx，燃料中氮并非全部转变为NOx，它存在一个转换率，降低此转换率，控制NOx排放总量，可采取：（1）减少燃烧的过量空气系数；（2）控制燃料与空气的前期混合；（3）提高入炉的局部燃料浓度。
煤燃烧中氮氧化物生成机理及控制氮氧化物排放技术
硕611
1
1.NOX的生成机理 2.低NOX燃烧技术 2.低
2
1、概述 、 煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一 氧化氮(NO)和二氧化物（NO2）这二者统 称为NOX。此外还有少量的氧化二氮（N2O） 产生。 在通常的燃烧温度下，煤燃烧生成的NOX 中，NO占90%以上，NO2占5~10%,而N2O 只占1%左右。 近年来随着燃煤流化床锅炉的发展，发 现流化床锅炉排出的N2O比煤粉炉排放的要 大得多，因此已引起人们对N2O问题的日益 3 重视。
8
9
燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可 以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉炉 可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉 炉采用更多的是碳氢类气体或液体燃料作 为二次燃料。这是因为和空气分级燃烧相 比，燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃 烧区，这使得燃料和烟气在再燃区内的停 留时间相对较短，所以二次燃料宜于选用 容易着火和燃烧的气体或液体燃料。
15
西安 交通大学 和武汉锅 炉厂开发 的空气分 级低NOX 级低 旋流燃烧 器 Nhomakorabea16
水平浓淡燃烧
背火侧（淡）
向火侧（浓） 煤粉、空气 混合物
调节风
调节器
浓缩器
变异煤粉浓度水平浓淡燃烧方式炉膛内流场示踪图
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垂直浓淡燃烧
18
大速差低NOx燃烧器（清华）
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百叶窗浓淡燃烧技术(华中科技大学 百叶窗浓淡燃烧技术 华中科技大学) 华中科技大学
为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的 其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专 门空气喷口OFA(Over Fire Air)——称为 “燃尽风”喷口送入炉膛，与第一级燃烧 区在“贫氧燃烧”条件下所产成的烟气混 合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。 由于整个燃烧过程所需空气是分二级供入 炉内，使整个燃烧过程分为二级进行，故 称之为空气分级燃烧法。 根据实际经验，采用将顶层燃烧器改成 “火上风”喷口的方法，可以降低NOX的 排放15%—30% 。
氮氧化物的生成机理及防治措施
快速型氮氧化物
总结词
快速型氮氧化物是在富燃料燃烧过程中，燃料中的氮化合物快速分解生成的。
详细描述
在富燃料燃烧时，燃料中的氮化合物在燃烧初期快速分解，与氧气反应生成快 速型氮氧化物，如一氧化二氮。这种类型的氮氧化物在燃烧过程中浓度较低。
氮氧化物的生成机理及防治 措施
汇报人： 2024-01-08
目录
• 氮氧化物的生成机理 • 氮氧化物的危害 • 氮氧化物的防治措施 • 氮氧化物排放标准及政策 • 未来研究方向与展望
01
氮氧化物的生成机理
热力型氮氧化物
总结词
热力型氮氧化物主要在高温条件下由空气中的氮气和氧气反 应生成。
详细描述
中国氮氧化物排放标准
中国政府为了控制氮氧化物排放，制定了一系列严格的排放标准。这些标准根据 不同地区和行业的特点，规定了具体的排放限值，并要求企业采取措施降低氮氧 化物排放。
中国氮氧化物排放标准不仅关注单个企业的排放，还注重区域和流域的排放控制 ，以实现整体环境质量的改善。
氮氧化物减排政策与措施
开发高效的氮氧化物控制技术
研发新型的氮氧化物控制技术 ，如催化还原、吸附分离、等 离子体处理等，以提高氮氧化
物去除效率。
针对不同行业和排放源的特 点，开发具有针对性的氮氧 化物控制技术，以满足不同
场景的需求。
加强氮氧化物控制技术的工程 化应用研究，提高技术的可靠 性和稳定性，降低运行成本。
加强国际合作与交流，共同应对氮氧化物污染问题
加强国际间的合作与交流，共同研究和应对氮氧化物污染问题，分享经验 和最佳实践。
第六章 氮氧化物控制原理及技术(10)
低氮燃烧技术 SCR烟气脱硝技术 SNCR烟气脱硝技术 其它烟气脱硝技术
人为排放的NOX９0%以上来源于化石燃料 （煤、石油、天然气）的燃烧过程。
NOx：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在。
NOx的性质： N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并 参与臭氧层的破坏。 NO：大气中NO2的前体物质，NO与血红蛋白亲 和力强，使血液输氧能力下降，中枢神经 受损。是形成光化学烟雾的活跃组分。
1、反应温度
管式固定床催化反应器， V2O5/TiO2催化剂。
温度升高，还原NOX速 率提高；
温度升高，氨氧化和分 解反应发生。
310℃
止
于
至
善
2、NH3/NOX摩尔比
在310℃条件下：
管式固定床催化反应器， V2O5/TiO2催化剂。
NH3/NOX摩尔比﹤1时， 脱硝率随摩尔比增 加而增加；
NH3投加量过大，发生 氨氧化和氨泄漏（二次
催化剂结构： 蜂窝型、平板型、波纹板型。
几何比表面积大 不易积尘和堵塞
止
于
至
善
止
于
至
善
止
于
至
善
止
于
至
善
止
于
至
善
止
于
至
善
2、过程化学 主要的还原反应：
NH3选择性还原NOX为N2
主反应
4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 4NH3 2NO2 O2 3N2 6H2O
止
于
至
善
第二节 SCR烟气脱硝技术
燃烧原理NO生成原理及低NO燃烧技术教学课件
NO3.NOX生成原理及低NOx燃烧技术
美丽的地球 -- 人类和动物、植物的家园
从太空俯瞰美丽的地球
Surrounding of Western Kentucky University, Bowling Green, KY, USA. Fall of 2002
大气污染著名案例
洛杉矶光化学烟雾事件
再燃低NOX燃烧技术
再燃低NOX燃烧技术又称为 燃料分级或炉内还原（IFNR）技 术，它是近二十年发展起来的一 种很有前途的低NOX技术，其原 理示意图见图１。
再燃低NOX燃烧技术可以大幅 度降低NOX排放，一般情况下可 以使NOX排放浓度降低50%以上
再燃技术可以保证燃料燃烧初 期的良好燃烧条件，可以解决其 他低NOX燃烧技术在燃用低挥发 分煤种效果较差的问题。
1.1 空气分级燃烧
★ 将燃料燃烧所需的空气量分两级送入；
★ 第一级燃烧区内过剩空气系数0.7- 0.8，燃料先在缺氧 的富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和燃烧温度降低， 从而抑制了热力型NOx的生成；
★ 同时，燃烧生成的CO与NO进行还原反应，以及燃料N 分解成中间产物（NH、CN、HCN和NH3等）相互作用 与NO还原分解，抑制了燃料型NOx的生成：
沿炉膛高度空气分级燃烧
1.2 燃料分级燃烧
★ 燃料分级燃烧也称燃料再燃技术。
★ 已生成的NO在遇到烃根和未完全燃烧产物和时，会发生 NO的还原反应。总反应式为：
4NO CH4 2N2 CO2 2H2O 2NO 2CnHm (2n m / 2 1)O2 N2 2nCO2 mH2O 2NO 2CO N2 2CO2
燃料燃烧中NOx生成机理、 抑制NOx生成、促使破坏NOx的途径
NOx的产生机理及排放控制技术
快速型NOx的产生主要与燃烧温度和氧气浓 度有关，高温和高氧浓度条件下更易生成。
02
快速型NOx的生成量通常较低，但在某些特 定条件下，如富燃料燃烧时，其生成量可能
会增加。
04
NOx的排放控制技 术
低氮燃烧技术：通过优化燃烧条件，降低燃烧过程中氮氧化物的生成。
燃料脱氮技术：对燃料进行预处理，降低燃料中的氮含量，从而减少氮氧化物的排 放。
制技术之一。
燃料添加剂： 通过在燃料中 添加特殊的添 加剂，降低烧技术： 通过降低燃烧过 程中的氧气含量， 减少NOx的生成。
燃料分级燃烧技 术：将燃料分成 多个阶段燃烧， 降低燃烧温度， 减少NOx的生成。
废气再循环技术： 将部分废气循环 回到燃烧室，降 低氧气浓度和燃 烧温度，减少 NOx的生成。
吸附法：利用吸附 剂吸附氮氧化物， 再进行脱附和回收 处理
液体吸收法：利用 吸收剂吸收氮氧化 物，再进行再生和 排放处理
NOx排放控制技术 的优缺点
优点：可以减少燃料的氮含 量，从而减少NOx的生成
缺点：技术难度较大，需要 精确控制燃料的成分和反应 条件
优点：燃烧中控制技术可以有效降低NOx的排放，减少对环境的污染。
烟气再循环技术： 将部分冷却的烟 气循环回燃烧区 域，降低燃烧温 度和氧气浓度， 从而减少NOx的
生成。
浓淡燃烧技术： 通过改变燃料和 空气的混合比， 使燃料在缺氧或 富氧条件下燃烧， 降低NOx的生成。
还原燃烧：通过降 低燃烧温度和减少 氧气浓度，减少氮 氧化物的生成
催化还原：利用催 化剂将氮氧化物还 原为氮气和水蒸气
NOx排放控制技术 的发展趋势
电子控制技术： 通过电子控制 系统精确控制 发动机的燃烧
低氮燃烧工作原理及技术
低氮燃烧工作原理及技术低氮燃烧是一种重要的环保技术，通过对燃烧过程进行优化，减少氮氧化物（NOx）的排放量。
本文将从低氮燃烧的原理和技术两个方面进行探讨。
一、低氮燃烧的原理低氮燃烧的核心原理是在燃烧过程中控制燃料和空气的混合比例，以降低燃烧温度和燃料中的氮氧化物生成量。
具体来说，低氮燃烧可以通过以下几种方式实现：1. 燃料优化：通过调整燃料的成分和供应方式，降低燃料中的氮含量。
例如，在煤炭燃烧过程中，可以采用低氮煤或混合燃烧的方式，减少氮氧化物的生成。
2. 空气优化：通过调整燃烧过程中的空气供应方式，使燃料和空气的混合更加均匀充分，提高燃料的燃烧效率，减少氮氧化物的生成。
例如，可以采用预混合燃烧技术，将燃料和空气提前混合，并在燃烧室中均匀分布，以降低燃烧温度和氮氧化物的生成。
3. 燃烧控制：通过调整燃烧过程中的温度、压力和时间等参数，控制燃烧的速率和程度，以降低氮氧化物的生成。
例如，可以采用分级燃烧技术，将燃烧过程分为多个阶段，逐步降低燃烧温度和氮氧化物的生成。
二、低氮燃烧的技术低氮燃烧技术主要包括燃烧器设计和燃烧过程控制两个方面。
1. 燃烧器设计：燃烧器是燃烧过程中的关键设备，其设计合理与否直接影响到燃烧效率和氮氧化物的生成。
在低氮燃烧器的设计中，通常采用以下几种技术手段：（1）风分级技术：通过在燃烧器中设置多个风道，分别控制燃料和空气的供应量，使其达到最佳的混合比例，降低氮氧化物的生成。
（2）预混合技术：将燃料和空气提前混合，并在燃烧室中均匀分布，以实现燃烧的均匀和充分，降低燃烧温度和氮氧化物的生成。
（3）燃烧室设计：通过优化燃烧室的结构和形状，使燃料和空气的混合更加均匀，燃烧过程更加稳定，减少氮氧化物的生成。
2. 燃烧过程控制：在低氮燃烧过程中，燃烧过程的控制至关重要。
通过控制燃烧过程中的温度、压力、空气和燃料供应量等参数，可以有效地降低氮氧化物的生成。
常用的燃烧过程控制技术包括：（1）燃烧温度控制：通过控制燃烧过程中的空气供应量和燃料供应量，控制燃烧温度在适当范围内，以降低氮氧化物的生成。
浅谈NOx的生成机理和控制技术
浅谈NOx的生成机理和控制技术摘要：随着对环保要求的不断加强，对NOx的排放越来越严格。
NOx是重要的酸性污染气体，煤炭和石油的燃烧是人为产生NOx排放的最主要来源。
本文分析了煤炭在燃烧中生成NOx的机理和规律，以及各自的特点，介绍了控制和减少NOx生成的基本技术。
关键词：氮氧化物；机理；控制；分级一、氮氧化物生成机理热力NOx的生成量和燃烧温度关系很大，在温度足够高时，热力NOx的生成量可占到NOx总量的30%，随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。
当T<1300℃时，NOx的生成量不大，而当T>1300℃时，T每增加100℃，反应速率增大6～7倍。
T<1300℃时，NOx的生成量不大，而当T>1300℃时，T每增加100℃，反应速率增大6～7倍。
2 快速型NOx生成机理快速型NOx是在碳氢化合物燃料在燃料过浓时燃烧，燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基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，其形成时间只需要60ms。
快速NOx在燃烧过程中的生成量很小。
影响快速NOx生成的主要因素有空气过量条件和燃烧温度。
3 燃料型NOx生成机理由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
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，它在煤粉燃烧NOx产物中60～80%。
在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。
由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化（挥发分）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成，其中挥发份NOx占燃料型NOx大部分。
影响燃料型NOx生成的因素有燃料的含氮量、燃料的挥发分含量、燃烧过程温度、着火阶段氧浓度等。
燃料的挥发分增加NOx转换量就越大；火焰温度越高NOx转换量就越大；挥发分NOx转化率随氧浓度的平方增加。
低氮燃烧知识点总结
低氮燃烧知识点总结一、低氮燃烧技术原理1. 燃烧过程中氮氧化物的产生燃烧过程中，空气中的氮气和氧气在高温下会发生化学反应，生成氮氧化物。
其中最主要的产物是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），它们统称为氮氧化物（NOx）。
NOx的生成主要有两种途径，一是热力生成，即在燃烧温度高的情况下，氮气和氧气直接发生氧化反应生成NOx；二是燃料中的有机氮在燃烧过程中进入气相后再和氧气发生反应生成NOx。
2. 低氮燃烧技术原理低氮燃烧技术主要通过改变燃烧工艺和调整燃料供给，降低燃烧温度和燃烧产物中氧含量，从而减少NOx的生成。
具体包括以下几种技术：（1）提高燃烧温度通过提高燃烧温度，使氨和氧气在高温下尽量充分混合，可以提高NOx的生成速率，减少氨的耗损。
（2）燃烧空气预热采用热回收技术，将烟气中的热量回收并用于预热燃烧用空气，降低燃烧温度，减少NOx的生成。
（3）燃烧过程控制采用先进的燃烧控制系统，调整燃烧过程中的氧气供给和燃料供给，保持燃烧温度在适宜范围内，减少NOx的生成。
（4）利用催化剂在燃烧过程中引入催化剂，使NOx在催化剂的作用下还原成氮气和水蒸气，从而减少NOx的排放。
（5）选择低氮燃料选择低氮燃料，降低燃料中有机氮的含量，减少NOx的生成。
二、低氮燃烧技术应用1. 工业领域低氮燃烧技术在工业锅炉、热风炉、干燥设备等燃烧设备中得到了广泛的应用。
这些设备通常是大型的燃烧设备，燃烧过程中产生的NOx排放较大，采用低氮燃烧技术可以显著降低NOx排放，符合环保要求。
2. 能源领域在发电厂、燃气轮机、燃气锅炉等燃烧设备中，低氮燃烧技术也得到了广泛的应用。
能源领域的燃烧设备通常是大功率的设备，燃烧过程中产生的NOx排放对环境影响较大，采用低氮燃烧技术可以降低NOx排放，保护环境。
3. 其他领域低氮燃烧技术也逐渐应用于民用燃气壁挂炉、燃气热水器等小型家用燃烧设备中。
这些设备通常是近距离使用的设备，排放的NOx会直接对空气质量产生影响，采用低氮燃烧技术可以减少NOx排放，保护人们的健康。
锅炉低氮燃烧相关知识及操作
• 锅炉热效率有可能略微下降。
• 床层欠氧燃烧造成结渣的可能性。
• 汽温和壁温变化。
因此要求我们在实践中不断探索，找 到安全、环保、高效的契合点。
谢 谢 ！
2、减少一次风、减少布风板面积，优化风帽
结构。
3、优化锅炉分离器、提高分离效率。
4、烟气再循环。 5、优化输煤系统，降低燃煤粒径。 6、加装SNCR、SCR脱硝系统。
五、低氮燃烧的改造技术
1、提高二次风比例、优化二次风喷口。
五、低氮燃烧的改造技术
2、减少一次风、减少布风板面积，优化 风帽结构。
五、低氮燃烧的改造技术
江苏省环保要求
污染物 国家标准 重点区域 超低排放
粉尘
30 新建100 现有200
20
10
SO2
50
35
NOx
100
100
50
电耗↘ 氨水耗量↘ 石灰石粉耗量↘
三、低氮的控制措施
控制NOx排放的技术指标可分为一次措施和
二次措施两类： 一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程 中的NOx生成量，属于事前控制，例如低氮燃烧 调整。 二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从 烟气中脱除，属于事后控制，例如SNCR、SCR。
中的燃烧分配和受热面布置，是CFB锅炉满负荷
运行的必要条件；而作为无效床料的粗颗粒，
对传热贡献很小，且加剧了底部受热面的磨损，
也增大了风机功耗。
四、低氮燃烧的调整技术
4、降床压降: 清华大学经过长期深入的研究，发现CFB锅 炉床内流态的选定对床压降、炉膛上部燃烧速 度和磨损有直接影响，提出了CFB锅炉流态重构 的理论。流态重构循环流化床技术是通过提高 床料质量，优化降低床压降实现的。
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低氮燃烧的机理
一、NOx生成机理
在煤炭燃烧过程中产生的氮氧化物NOx 主要包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)以及少量N2O 等。
目前，燃煤电厂按常规燃烧方式所生成的NOx 中，NO 占90 %，NO2 占5 %～10 %，N2O 仅占1 %左右。
因此,NOx 的生成与排放量主要取决于NO。
根据NOx 生成机理，煤炭燃烧过程中所产生的氮氧化物量与煤炭燃烧方式、燃烧温度、过量空气系数和烟气在炉内停留时间等因素密切相关。
煤炭燃烧产生NOx 的机理主要有3 种类型：热力型、快速型和燃料型。
在此3 种类型的NOx 中，燃料型NOx 是最主要的，占总生成量的60 %以上；热力型NOx 生成量与燃料温度的关系很大，在温度足够高时，热力型NOx 生成量可占总量的20 %；快速型NOx 在煤燃烧过程中的生成量很少。
二、低氮燃烧的机理
该系统以再循环烟气与碳颗粒再燃技术为主，以空气
分级燃烧技术调节锅炉主燃区燃烧状态，使主燃区燃烧温
度小于1300℃，热力型氮氧化物的生成量非常微小，达到
一次降氮的目的。
由于主燃区温度降低，在主燃区外部区
域进行在线燃烧气氛调整技术，通过在线燃烧气量的调整，使主燃区贫氧燃烧生成的大量CO与煤中的挥发分在次燃
烧区域内燃尽。
虽然此时的燃烧温度较高，由于还原性气
体的燃烧，氮氧化物的生成量非常低，达到二次降氮的目的。