1 水泥窑炉系统NOX形成机理大致介绍
2 现有低氮燃烧技术大致介绍
3 低氮燃烧技术的效果
5 提高生料易烧性
6、新型干法水泥应对脱硝的相应措施
1、水泥窑炉系统NOX形成机理大致介绍
窑炉内产生的NOX主要有三种形式,高温下N2与O2反应生成的热力型NOX、燃料中的固定氮生成的燃料型NOX、低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的瞬时型NOX.
1.2热力型NOX:由于是燃烧反应的高温使得空气中的N2与O2直接反应而产生的,以煤为主要燃料的系统中,热力型NOX为辅。
一般燃烧过程中N2的含量变化不大,根据泽里多维奇机理,影响热力型NOX生成量的主要因素有温度、氧含量、和反应时间。 热力型NOX产生过程是强的吸热反应,温度成为热力型NOX生成最显著影响因素。研究显示,温度在1500K以下时,NO生成速度很小,几乎不生成热力型NO,1800K以下时,NO生成量极少,大于1800K时,NO生成速度每100K约增加6-7倍。
温度在1500K以上时,NO2会快速分解为NO,在小于1500K时,NO将转变为NO2,一般废气中NO2占NOX的5-10%,排入大气中NO最终生成NO2,所以在计算环境影响量时,还是以NO2来计算。
可以说,窑炉内的温度及燃烧火焰的最高温度是影响热力型NOX生成量的一个重要指标,也最终决定了热力型NOX的最大生成量。因此,在窑炉设计中,尽量降低窑炉内的温度并减少可能产生的高温区域,特别是流场变化等原因而产生的局部高温区。燃烧器设计
中,要具备相对均匀的燃烧区域来保证燃料的燃烧,降低火焰的最高温度。这些都是有效降低热力型NOX的有效办法。
语音播放模块热力型NOX生成量与氧浓度的平方根成正比,氧含量也是影响热力型NOX生成量的重要指标。随O2浓度增加和空气预热温度的增加,NOX生成量上升,但会有一个最大值。O2浓度过高时,过量氧对火焰有冷却作用。利用空气时,O2含量增加,过剩空气系数增加,并带入更多吸热的N2,降低火焰温度。NOX生成量因温度降低反而有所降低。
反应时间也是一个重要指标,热力型NOX生成是个缓慢过程,在高温区域,反应时间与NOX生成量呈线性关系。窑炉设计中,尽可能地减少燃料和介质在高温区域特别是高氧含量高温区域的停留时间,可有效降低热力型NOX的生成。在窑炉已成型时,在高温区域形成局部低氧或缺氧环境,在低温区域增氧,在保证燃烧充分条件下,也可有效降低热力型NOX的生成。
1.3燃料型NOX:由燃料中N反应而生成,以煤为主要燃料的系统中,燃料型储压器NOX约占60%以上。
燃料型NOX主要在燃料燃烧初始阶段形成,主要是含氮有机化合物热解产生的中间产物N、CN、HCN等氧化生成NOX。燃料型NOX较热力型更易于生成。煤的氮含量约0.5-2.5%。
当煤热解脱去挥发份时,煤挥发份中的N,其一部分以胺类(RNH、NH3)、和氰类(RCN、HCN)等形式随挥发份析出,挥发份中N占煤中N的比例随煤种和热解温度不同而不同,其最主要的化合物是HCN和NH3。在1800K高温下,一般地煤挥发份N转为NO的比例约10%。
HCN遇氧后生成NCO,继续氧化则生成NO。如被还原则生成NH,最终生成N2。已经生成的NO,在还原气氛下也可被NH还原为N2。NH3在氧化气氛中会被依次氧化成NH2、NH,甚至被直接氧化成NO。在还原气氛中,NH3也可以将NO还原成N2。NH3可以是NO的生成源,也可以是NO的还原剂。
可见,挥发份N燃烧时,在氧化气氛特别是在强氧化气氛下,其倾向于向NO转化,在强还原气氛下,其倾向于向N2转化。
在实际生产中,燃烧过程大多数是在氧化气氛中进行的,由于反应和燃烧流场的复杂性,挥发份N不可能全部转化为NO,即使在强还原气氛中,也不可能全部转化为N2,取决于反应温度、氧含量、反应时间以及煤的特性。
焦碳N在燃烧时也可能生成NOX,一般占燃料型NOX缘114的20-40%。有认为焦碳N可直接在焦碳表面生成NOX。或者和挥发份N一样,以HCN和CN途径生成NO。研究表明,焦碳N转变为NOX是在火焰尾部焦碳燃烧区生成的,这一部位的氧含量比主燃烧区低,而且焦碳颗粒因温度较高发生熔结,使孔隙闭合,反应比表面积减少,相对挥发份N来说生成NOX量少些。即使在较强氧化气氛下,也会存在焦碳颗粒周围形成局部还原区域,同时碳和煤灰中的CaO催化还原NOX,限制了焦碳N转化为NOX。
影响燃料型NOX生成因素较多,与温度、氧含量、反应时间,及煤粉的物理和化学特性有关。
。温度
温度的升高对燃料型NOX生成量有促进作用。在1200℃以下时,其随温度升高显著增
加,温度在1200℃以上时,增速平缓。对于燃料型NOX,燃料中N越高、氧浓度越高、反应停留时间越长,NOX生成量越大,与温度相关性越差。
氧含量
氧含量的增加,可以形成或强化窑炉内燃烧的氧化气氛,增加氧的供给,促进燃料中N向NOX的转化。燃料型NOX随过剩空气系数的降低而降低,在a<1时,NOX生成量急剧降低。在氧含量不足时,氧被燃料中的可燃成分消耗尽,破坏了氮与氧反应的物质条件。在a>1.1时,热力型优日NOX含量下降,燃料型NOX仍上升。
燃料型NOX与煤的热解产物和火焰中氧浓度密切相关,如果在主燃烧区延迟煤粉与氧气的混合,造成燃烧中心缺氧,可使绝大部分挥发份氮和部分焦碳N转化为N2。
不同种类的煤,挥发份含量、氮含量等差异较大。通常挥发份和氮含量高的煤种生成NOX较多。煤粉细度较细时,挥发份析出速度快,燃烧速度快,加快了煤粉表面的耗氧速度,使煤粉颗粒局部表面易形成还原气氛,产生抑制NOX生成的作用。煤粉细度较粗时,挥发份析出慢,也会减少NOX的生成量。特别是对劣质煤或是着火点较高的煤,这种情况会更明显,控制合适煤粉细度可依据窑况和NOX生成量综合考虑。
煤挥发份中氧氮比越大,NOX转化率越高。相同氧氮比条件下,过剩空气系数越大,NOX边坡滑模施工转化率越大。
1.3瞬时型NOX:在燃烧反应的过程中空气中的N2与燃料过程中的部分中间产物反应而产生的,以煤为主要燃料的系统中,瞬时型NOX生成量很少。可以不作重点关注。
猪食槽2、现有低氮燃烧技术大致介绍
水泥窑烟气中NOX的控制相对是一个非常复杂的问题,需要强调的是,降低NOX的排放必须是在保证水泥窑正常生产的前提下进行。
2.1、水泥窑烟气中NOX的产生主要来源于燃烧,根据其燃烧过程的特点和燃料的生命周期,目前所掌握的NOX控制方式主要有以下几类。