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燃料进入炉膛被加热后,燃料中的氮有机物首先被热分解成氰(!^^:^)、氨(:^^!;) 和(:^等中间产物,它们随挥发分一起从燃料中析出,被称为挥发分氮。挥发分氮析出后仍留在燃料中的氮化合物,被称为焦炭氮。随着炉膛温度的升髙及煤粉细度的减小(煤粉变细〉,挥发分氮的比例增大,焦炭氮的比例减小。挥发分氮中的主要氮化合物是
和^113,它们遇到氧后,9*3^首先氧化成^ ^00; ^ 在氧化性环境中会进一步氧化成1^0,如在还原性环境中,^ ^。0则会生成,1^11; , XII在氧化性环境中进一步氧化成"0,同是又能与生成的"0进行还原反应,使"0还原成"2,成为1^0的还原剂。主要反应式如下。
在氧化性环境中,氧化成"0:
80^1十^ 0 ,配0十;9
~【0十^ 0 1^0+00 暴10十^ 011 1^0+00+9 在还原性环境中,^【0生成"9 ,:
~ 10+11 ~ 、'! 1—03
,^9在还原性环境中发生如下反应:
'一、'只一只"^, \一8:,腿+ 、XI X; 一 ~ 08
^ ^11在氧化性环境中发生如下反应-
^皿十02^^^ 、一0十^ 09 ^冊+ ~ 011 ^0+^2
^^3氧化生成^0:
顺3十,09 ,腿2十820
冊3十^ 0 ^腿2十,08
100
80 60 40 20 0
^顺2十^ 0^=^0+1^ 以上反应生成的"0工在燃烧过程中如遇到烃((:?^)或碳((:)时,、了0将会被还原成氮气,这一过程称为1^0的再燃烧或燃料分级燃烧。根据这一原理,将进入锅炉炉膛的煤粉分层分级引人燃烧的技术,可以有效地控制的生成排放。
一般情况下,燃料型^0工的主要来源是
《
0.1
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 燃料氮含量IV。图4.7燃料氮的转变率与燃料含氮量的关系
挥发分氮,占总量的60^〜80^,其余为焦炭氮。在氧化性环境中生成的"0工遇到还原性气氛时,会还原成氮气。因此,锅炉燃烧最初形成的^(^,并不等于其排放浓度。随着燃烧条件的改变,生成的~0工可能被还原,或者被破坏。煤中的氮在燃烧过程中转化为~0工的量与煤的挥发性分及燃烧过量空气系数有关。在过量空气系数大于1的氧化性气氛中,煤的挥发分越高,的生成量越多;若过量空气系数小于1,高挥发分燃煤的^0工生成量少,其主要原因是高挥发分燃料迅速燃烧,使燃烧区域氧量降低,不利船工的生成。 一
一般燃烧装置中^0的转变率都比上述数值低。一些试验表明,燃料氮的20^〜80^转化为燃料氮氧化物。燃料含氮量越高,燃料氮向燃料氮氧化物的转化率越低(图4.7、普通燃烧条件下。燃油炉中的转化率大多在325^〜40^;煤粉炉中的转化率一般在20^〜25^,不超过32^。
燃料氮氧化物的生成,与含氮化合物种类无关。
当过剩空气系数在1.1以上时,燃料氮的转化率基本稳定;过量空气系数低于1.0 时.燃料氮的转化率急剧下降(图4.8、燃料氮氧化物的生成.受温度的影响很小。
2快速热力型^0《生^快速热力型^0是菝氢系燃料在氧浓度较低时(^口〜。^)并在预混合燃烧中生成的。此时几乎全生成快速温度型1^0,其生成地点不是在火焰面的下游,而是在火焰面的内部。它的生成机理目前还不是很明确。;费尼摩利认为,燃料中的(:或(:只基与空气中的首先生成中间产物80^、!^、(:"等,中间产物再与活性基〔0、02、 01^反应生成"0,其生成速度很快。这一快速热力型^0生成机理与前述燃料型"0生成机理很相近。用燃料型
~0生成机理计算快速热力型"0,其结果与实验结果相当一致。其中8。"是重要的中间产物,90^的快速热力型是经80:"而产生的。当氧气浓度较大,氧气十分充足时,中间产物^(:"等发生很少,快速热力型^0生成就不会太多。
因此,要降低快速热力型^0生成量,只要供给足够的氧气就可以了。
快速热力型^0的生成量,实际上受温度的影响不大。由于热力型和快速热力型"0
都是空气中的氮被氧化而生成的,所以也有人把这两种1^0总起来称为热力型1^0。而把—按泽利多维奇机理生成的热力型1^0,称为狭义的热力型^0。