电厂脱销培训-氮氧化物的性质及形成

电厂脱销培训—氮氧化物的性质及形成第一节NOx生成机理燃煤在燃烧过程中生成的NOx主要有三种类型：热力型、燃料型、瞬态型。影响燃烧中NOx生成的因素有燃料特性如煤种、含氮量、含氮物质结构颗粒粒径等；运行条件如燃烧方式、负荷、温度、氧量、反应时间等。一、NOx包括：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在其性质如下：1、NO2：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏，强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降，可溶于水2、NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分，难溶于水三种NO形成机理在煤燃烧过程中对NOx排放总量第二节热力型的NOx形成NOx主要源于燃烧过程中温度高于1800K时,空气中的N2被氧化成以NO为主的NOx，其总反应机理如下：N+O2NO(1)NO+1/2O2NO2(2)上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响平衡时NO浓度随温度升高迅速增加。温度和N2/O2初始浓度比NO平衡浓度的影响同步反应N2+O2→NO和NO+O2→NO2在各种温度下NO和NO2的平衡组成上述数据说明：1、室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且所有的NO都转化为NO2。2、800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO2。3、常规燃烧温度（>1500K）下，有可观的NO生成，但NO2量仍然很小。燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反应而生成的NOx。燃料进入炉膛被加热后，燃料中的氮有机化合物首先被热分解成氰(HCN)、氨(NH4)和CN等中间产物，它们随挥发份一起从燃料中析出，它们被称为挥发份N。挥发份N析出后仍残留在燃料中的氮化合物，被称为焦炭N。随着炉膛温度的升高及煤粉细度的减小，挥发份N的比例增大，焦炭N的比例减小。挥发份N中的主要氮化合物是HCN和NH3，它们遇到氧后，HCN首先氧化成NCO，NCO在氧化性环境中会进一步氧化成NO，如在还原性环境中，NCO则会生成NH，NH在氧化性环境中进一步氧化成NO，同时又能与生成的NO进行还原反应，使NO还原成N2，成为NO的还原剂。燃料型NOx在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。在烟气冷却过程中，根据热力学计算，NOx应主要以NO2的形式存在，但实际90％～95％的NOx以NO的形式存在。NO分解和氧化在动力学上都受限制，1550K以下这些反应非常慢。第三节瞬时型NOx的形成在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在低温火焰处会快速生成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N2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，生成量与炉膛压力的0.5次方成正比，与温度关系不大。瞬时型NOx生成量很少，在分析计算中一般可以不计，仅在燃用不含氮的碳氢燃料时才予以考虑。热力型和瞬时型氮氧化物都不是烟气中NOx的主要部分。四、燃料型NOx燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段