nox生成机理主要有燃料型、热力型及快速型三种。燃料型nox约占总nox的80-90%;其次是热力型,主要是由于炉内局部高温造成,也可采用适当措施加时控制;快速型nox生成量很少。
(1)燃料型nox
燃料型nox是由化学地结合在燃料中的杂环氮化物热分解,并与氧化合而生成的nox,其生成量与燃料中氮的含量有很大关系,当燃烧中氮的含量超过0.1%时,结合在燃料的氮转化为nox的量占主要地位,如煤的含氮量一般为0.5~2.5%;燃料nox的形成可占生成总量的60%以上,燃料氮转化为nox量主要取决于空气过剩系数,空气过剩系数降低,nox的生成量也降低,这是因为在缺氧状态下,燃料中挥发出来的氮与碳、氢竞争不足的氧,由于氮缺乏竞争能力,而减少了nox的形成。
(2)热力型nox
热力型nox的生成机理是高温下空气的n2氧化形成no,其主成速度与燃烧温度有很大关系,当燃烧温度低于1400℃时热力nox生成速度较慢,当温度高于1400℃反应明显加快,根据阿累尼乌斯定律,反应速度按指数规律增加。
这说明,在实际炉内温度分别不均匀的情况下,局部高温的地方会生成很多的nox,并会对整个炉内的nox生成量起决定性影响。热力nox的生成量则与空气过剩系数有很大关系,氧浓度增加,nox生成量也增加。
当出现15%的过量空气时,nox生成量达到zui大,当过量空气超过15%时,由于燃料被稀释,燃烧温度下降,反而会导致nox生成减少。热力nox的生成还与烟气在高温区的停留时间有关,停留时间越长,nox越多,这是因为在炉膛燃烧温度下,nox的生成反应还未达到平衡,因而nox的生成量将随烟气在高温区的停留时间增长而增加。
(3)快速型nox
快速nox是1971年fenimore根据碳氢燃料预混火焰的轴向nox分布实验结果提出的,是燃料在燃烧过程中碳氢化合物分解的中间产物n2反应生成的氮氧化合物,其生成速度极快,主要在火焰面上形成,且生成量较小,一般在5%以下,其主要反应如下:在温度低于2000k(1727℃)时,nox主成主要通过ch-n2反应,在不含氮的碳氢燃料低温燃烧时,需重点考虑快速nox的生成。
在烟气净化技术上控制nox排放,目前主要方法有选择性非催化还原sncr、选择性催化还原scr、低氮燃烧技术和电子束照射法、臭氧氧化法、吸附法、氧化吸收法等。其中,sncr、scr,低氮燃烧,臭氧氧化法等技术已商业化。
烟气脱硝主要工艺明细表
烟气脱硝技术繁多,对于脱硝工艺的选择,一般遵循以下一个原则:
(1) nox排放浓度、排放量均能满足国家、当地有关部门的环保排放标准要求。
(2) 技术成熟,运行可靠,有良好的运行业绩。
(3) 脱硝剂有可靠稳定的来源,贮存输送方便、安全,质优价廉。
(4) 能源消耗少,资源消耗少,运行费用低。
(5) 脱硝过程不对环境产生二次污染。
(6) 工艺系统对煤种适应性强,能够适应燃煤含氮量在一定范围内的变化。
(7) 脱硝装置工艺简单,布置合理,占地面积小,对电厂原有各系统影响小。
(8) 脱硝的主要装置和设备为国产化或能逐步实现国产化。
scr在烟气脱硝工艺中的应用示意图
电子束法、吸附法、在国内的应用业绩很少,sncr、scr和低氮燃烧,目前国内主流的电厂应用较多的脱硝方法,国内多个地市禁止新上经实践检验效果不满足要求的臭氧氧化脱硝、氧化法技术设施。已采用臭氧氧化技术脱硝的,应于2020年11月1日前逐步完成脱硝技术改造,以满足排放要求。
sncr、scr、臭氧氧化法和低氮燃烧对比
sncr脱硝系统简单,动改量少,但脱硝效率较低,且对反应温度要求较高,难以适应锅炉负荷变化,对于煤粉锅炉脱硝效率很难保证,难以保证达标排放。
臭氧氧化法利用臭氧发生器产生臭氧将no氧化为高价态的氮氧化物后,需要进一步地吸收。再通过吸收剂或者水进行脱除no。采用臭氧脱硝技术可得到较高的nox脱除率,典型的脱除范围为50%~90%。但是,会造成环境污染,各地开始禁止使用臭氧氧化法。
scr投资和运行费用较高;需要对锅炉尾部受热面做一定改造,增加引风机压头1000pa左右,对锅炉运行的影响大,动改量大,改造难度大,系统复杂;除脱硝剂运行耗费外,还需考虑催化剂更换费用。但其技术成熟,脱硝效率高,zui高可达95%,目前大多数大型煤粉发电锅炉、玻璃窑炉、各种工业窑炉均采用scr脱硝。
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本文相关词条解释
nox
《nox》是westwoodstudios开发的一款开放式飞行射击游戏,主要由鼠标控制。《nox》采用2d游戏画面,内涵十分丰富,在多人对战方面,给arpg引入很多新的概念,非常耐玩。
脱硝
脱硝是指燃烧烟气中去除氮氧化物的过程,这种防止环境污染的重要性,已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。世界上比较主流的工艺分为scr和sncr。这两种工艺除了由于scr使用催化剂导致反应温度比sncr低外,其他并无太大区别,但如果从建设成本和运行成本两个角度来看,scr的投入至少是sncr投入的数倍,甚至10倍不止。脱硝又分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。
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