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燃气低氮锅炉NOx成因及降低NOx解决措施

  燃气低氮锅炉NOx的生成分为热力型NOx(Thermal NOx)、快速型NOx(Prompt NOx)和燃料型NOx(Fuel NOx)。 天然气中含氮量较低,因此,燃料型NOx不是其主要的控制类型。

  热力型NOx是指燃烧用空气中的N2在高温下氧化生成NOx。关于热力型NOx的生成机理一般采用捷里道维奇机理:当温度低于1500℃时,热力NOx的生成量很少;高于1500℃时,温度每升高100℃,反应速度将增大6~7倍。在实际燃烧过程中,由于燃烧室内的温度分布是不均匀的,如果有局部高温区,则在这些区域会生成较多的NOx,它可能会对整个燃烧室内的NOx生成起关键性的作用。

  快速型NOx在碳氢燃料燃烧且富燃料的情况下,反应区会快速生成NOx。在实际的燃烧过程中各种因素是单独变化的,许多参数均处于不断的变化中,即使是最简单的气体燃料的燃烧,也要经历燃料和空气相混合,燃烧产生烟气,直到最后离开炉膛。炉膛的温度、燃料和空气的混合程度、烟气在炉内停留时间等这些对NOx排放有较大影响的参数均处于不断的变化之中。

  燃料和空气混合物进入炉膛后,由于受到周围高温烟气的对流和辐射加热,混合物气流温度很快上升。当达到着火温度时,燃料开始燃烧,这时温度急剧上升到近于绝热温度水平。同时,由于烟气与周围介质间的对流和辐射换热,温度逐渐降低,直到与周围介质温度相同,也即烟气边冷却边流过整个炉膛。由此可见,炉内的火焰温度分布实际上是不均匀的。通常,离燃烧器出口一定距离处的温度最高,在其前后的温度都较低,即存在局部高温区。由于该区的温度要比炉内平均温度水平高得多,因此它对NOx生成量有很大的影响:温度越高,NOx生成量越多。因此,在炉膛中,为了抑制NOx的生成,除了降低炉内平均温度外,还必须设法使炉内温度分布均匀,避免局部高温。

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