流化床煤燃烧喷氨过程中氮氧化物生成与分解

收稿日期:1996-05-20.

刘　皓,男,1964年生,讲师;武汉,华中理工大学煤燃烧国家重点实验室(430074).

*国家自然科学基金资助项目(29577276)、国家教委“跨世纪优秀人才计划”基金和清华大学煤的高效低污染燃烧

国家重点实验室开放基金资助项目.

流化床煤燃烧喷氨过程中氮氧化物生成与分解*

刘　皓　陆继东　冯　波　刘德昌

(煤燃烧国家重点实验室)

摘　要　在流化床实验台上进行了温度、N H 3/N O 摩尔比、氧量等对N O 消减及N 2O 生成与分解影响的实验,并进行了多相催化还原反应喷氨脱硝实验,对其机理进行了分析,结果表明,影响喷氨脱硝过程N O 消减率及N 2O 的生成与分解的最重要因素是温度和氧浓度.氧量和温度变化中,都有一个N O 消减率最大值,石灰石和床灰对喷氨脱硝具有一定的催化作用,多相催化还原使N O 的还原温度有所降低,而且在相对较宽的温度范围内维持较高的N O 消减率.

关键词　煤燃烧;流化床;氮氧化物;喷氨脱硝分类号　T K 16

N 2O 是一种有温室效应的气体,能破坏大气臭氧层,目前大气中的N 2O 体积浓度已达到330×10-12

,并且以每年0.2%～0.3%的速度增加,近几年来引起了各国学者的极大关注.流化床燃烧虽然NO x 排放量低,但却有大量的N 2O 生成.虽然国际上对流化床燃烧N 2O 的生成进行了一些研究,但许多问题还有待探索,如喷氨条件对

NO 消减率的影响、

对N 2O 的生成与分解机理的影响及如何同时控制NO x ,N 2O 和SO 2的生成等.本文在实验的基础上对这些问题进行了分析.

1　试验设备与测试手段

试验在一小型循环流化床实验台上进行,该实验台既可作为鼓泡流化床,又可作为循环流化床进行实验.床的本体为石英玻璃管,空气由电炉加热后经多孔布风板进入流化床内,焦炭粒子用一小型流化床给料器送入床内,飞出的颗粒经一个旋风分离器分离后用L 阀送入床内.分离出的烟气用NO x 仪、CO/CO 2测定仪、氧量仪及气相色谱仪等进行分析.

2　温度及N H 3/NO 摩尔比的影响

在上述小型循环流化床实验台上,用石英砂作床料,在流化状态下进行脱硝实验,反应器入口

气体的浓度为:Q (NO x )=100×10-6,Q (N 2O )=100×10-6

;改变NH 3的初始浓度在不同的浓度下进行实验(N (O 2)=4.5%),得到图1所示温度及NH 3浓度对NO 消减率的影响,显然,随

NH 3/NO 摩尔比的增加,NO 消减率均表现出上

图1　温度及N H 3浓度对N O 消减率的影响T :1-1073K ,2-1273K ,3-1173K

升趋势,但当NH 3/NO 摩尔比增大到一定程度时,NO 消减率逐渐趋于饱和而使曲线变很很平

缓,这说明一味增加NH 3的浓度以提高脱硝率效果并不好.可以看出,同样的NH 3/NO 摩尔比下,温度为1173K 时NO 消减率最高,温度太高反而降低NO 消减率.这可以从反应机理得到解释,A.Braun 等人认为[1,2]

,喷氨过程中NO 消减机理为:

NO +NH 2N 2+H 2O;

(1)NO +NH 2

NNH +OH;

(2)

第24卷第12期 华　中　理　工　大　学　学　报 Vo l.24　N o.121996年　12月 J.Huazhong U niv.of Sci.&T ech. Dec.　1996

NH 2+NO N 2H(N 2+H)+OH.(3)

中间产物H 原子将进一步反应:

H +O 2OH +O

(4)OH +NH 3H 2O +NH 2;(5)O +NH 3

OH +NH 2.

(6)

温度较低时,自由基较少,因此反应速度受到限制,NO 的消减率较低;当温度太高时,NH 3会被氧化而生成NO.NH i 的重要氧化反应有:

NH 2+O 2HNO +OH ;(7)NH +O 2HN O +O;(8)NH +O 2

NO +OH.

(9)

中间产物HNO 将进一步被氧化成NO :

HNO +OH NO +H 2O;(10)

HNO +O 2

NO +HO 2.

(11)

因此,温度太高反而会降低NO 消减率.

图2为实验得到的加入氨气后N 2O 的生成量与温度及NH 3/NO 摩尔比的关系(实验条件与图1相应的条件相同);可以看出,

N 2O 浓度随

图2　N 2O 的生成量与温度及N H 3/N O

摩尔比的关系

T :1-1273K ,2-1173K ,3-1073K

NH 3/NO 摩尔比的增加而增大.但不同温度下,N 2O 生成量却有一定差别.温度升高,N 2O 生成量减少,这是因为N 2O 的热分解造成的.实验发现,当温度为1323K 时,N 2O 甚至表现为有少量消减,这说明温度升高,可以脱除N 2O ,同时也说明,如果选择好条件,则有可能达到同时脱除N 2O 与NO 的目的.

由图2可以看出,尽管随NH 3/NO 摩尔比的增加,N 2O 的浓度均有所升高,但在NH 3/NO 比较小的范围内,其增量很少,而且变化幅度很缓慢,但是随着NH 3的增大,N 2O 表现出快速增加的趋势.同时,喷氨量增加,NH 3残留量也增大.所以从喷氨脱除NO,抑制N 2O 生成和减少NH 3残留量多方面来考虑,NH 3/NO 摩尔比的选择并非越大越好,应当在NO 有一定脱除率的前提下,

尽可能采用较小的NH 3/NO 摩尔比.

3　氧量及N 2O 初始浓度的影响

Tadaaki 研究发现[3]

,当氨喷入流化床悬浮

段的氧化区域时,虽然NO x 得到了消减,但增加了N 2O 的排放量,氧量可能对喷氨过程中N 2O 的生成与分解具有至关重要的影响.

图3为氧气浓度对N 2O 生成量及NO 浓度消减率的影响(NO 的入口浓度为100×10-6,T =1123K ,m (NH 3/NO)=3),N 2O 的生成量随

图3　氧气浓度对N 2O 生成量及N O 消减率的影响

1-N 2O ,2-NO

氧量的增加而增加,这说明NH 3主要在氧化性强的条件下对N 2O 的生成起促进作用,氧化性越强,N 2O 生成量越多,因为在还原性气氛下,OH 和H 等自由基将通过下列途径对N 2O 进行分解[1]:

N 2O +H

N 2+OH;(12)N 2O +OH

N 2+HO 2.

(13)

由图3可知,不同氧浓度,NO 消减程度不一样.O 2浓度为4.5%左右时,NO 脱除效果最好,而且随氧量变化NO 表现出不同趋势.低氧时,NO 的消减率随O 2浓度的增加而增大;当氧量较大时,则表现出相反趋势.这是因为:NH i 既能将NO 还原成N 2(式(1)～(6)),NH i 自身又能氧化生成NO (式(7)～(11)),NO 最终的消减率是这两者竞争的结果.当氧气较少时,氧量增加有利于反应(4)～(6)生成较多的NH 2,NH 2又促进反应(1)～(3)的进行,促进NO 的还原;当氧量较大时,氧量增加加强了NH i 自身氧化生成NO 的反应,因此,随着氧量变化,NO 消减率有一最大值.

改变加入N 2O 的初始浓度进行实验,得到图4所示的结果(N O 入口浓度为100×10-6

,O 2浓度为2%,T =1123K ,m (NH 3/NO )=5),显然N 2O 的初始浓度对NH 3的消减NO 的效果没有影响,而当N 2O 浓度较高时,出口的N 2O 浓度低

71

第12期 刘　皓等:流化床煤燃烧喷氨过程中氮氧化物生成与分解

图4　N 2O 的初始浓度对N 2O 及N O 生成

与分解的影响

1-N O ,2-N 2O

于入口的N 2O 浓度,说明在一定条件下,NH 3对N 2O 有一定的分解作用.

4　N H 3和CH 4的共同作用

在实验台上进行了同时加入NH 3和CH 4脱除NO 的实验,结果表明,加入CH 4后,NO 脱除率基本上没有受到影响.对N 2O 生成的影响见图5(入口浓度:Q (N 2O)=100×10-6,N (O 2)=4.5%,m (NH 3/NO )=4.5),可以看出:加入CH

4

图5　NH 3和CH 4脱除N O 对N 2O 生成的影响

CH 4:1-5%,2-2%,3-0%

后,N 2O 生成较没有加入时有所减少,且随着温度升高,N 2O 生成量变少.温度为1153K 左右时,甚至有一部分N 2O 被分解,而且随着CH 4量的增加,N 2O 降低率有所增大.

5　多相催化还原

研究表明,许多固体粒子对N 2O 具有分解作用[4],石灰石在固硫率较高时也对NO 和N 2O 的分解具有相当的活性[5],因此,在喷氨脱硝的同时加入固体粒子有可能同时降低NO 和N 2O 的排放量,而流化床容易实现这一点;为此用石灰石和灰的混合物作为床料(石灰石的重量占1%)在

流化状态下进行实验(入口处加入的气体浓度分

别为:m (NH 3/NO )=3,N (O 2)=3%,Q (N 2O )=100×10-6

,Q (NO)=100×10-6

),得到图6和图

7所示的结果,由图6可见,N 2O 和NO 都得到

图7　多相催化还原时氧量对N 2O 浓度的影响

N (O 2):1-3%,2-7%

相当程度的消减,加入NH 3比不加入NH 3的N 2O 浓度高,说明NH 3还是生成了一定量的N 2O .由图7可以看出,氧浓度低有利于N 2O 的分解,温度的升高也有利于N 2O 的分解.

比较图6和图1可知,与均相喷氨NO 还原相比(石英砂的活性非常差[5],可以近似地认为用石英砂作床料时为均相还原),有石灰石和床灰存在时的多相催化还原降低了NO 的还原温度,而且在相对较宽的温度范围内维持较高的NO 消减率,这与P.H.Wallman 等用石灰石和灰作床料实验得到的结果[6]

是一致的,这说明石灰石和灰对喷氨脱硝也有一定的催化作用,可能是因为它们的存在加速了NO 向NO 2转化,而吸附在石灰石和灰表面的较高的NO 2浓度有利于与NH 3反应消减NO x .

6　分析与讨论

实验结果表明,用石灰石加灰作床料进行多相催化还原喷氨脱硝,可以达到同时控制NO x 和N 2O 的目的.并且,石灰石也是脱硫剂,只要选择好温度和氧量,有可能使NO x ,N 2O 和SO x 都得到有效的控制.W.U.Z.Khan 等将氨喷入流化床的稀相区发现,直接用喷氨的办法也可以通过

72 华　中　理　工　大　学　学　报 1996年

SO x +NH 3的反应得到相当可观的脱硫效果[7].

为同时控制NO x 和N 2O,喷氨脱硝需要在还原性气氛下进行,而且温度在1173K 左右比较合适,而脱硫要在氧化性气氛下进行,空气分级燃烧是流化床煤燃烧控制NO x 的一个有效的办法,原因是在流化床的下部形成了一个还原区,这对N 2O 的控制也很有好处;因为脱硫需要在氧化性气氛中进行,所以石灰石宜在二次风口以上加入,而悬浮段上部可能是喷氨的比较理想的部位,该处的温度与喷氨脱硝的最佳温度较接近,而且有一定数量的灰粒子和石灰石粒子,它们的存在可以使N 2O 得到控制,只要在不影响燃烧效率的前提下控制好氧量,在该处进行多相催化还原脱硝,可以同时控制N 2O 和NO x ,而SO x 也会因石灰石的脱硫及SO x +NH 3的反应得到有效的控制.

参

考

文

献

1　Bra un A ,Bu C,Renz U .Em ission of NO and N 2O

fr om a 4M W F luidized Bed Combust or with N O R e-duction.M ontr eal:T he 11th Int.Confer ence on Flu-idized Bed Combust ion ,ASM E ,1991.709～717

2　Suhlmann J ,Ro tzo ll G .Ex per imental Char acter iza-tion of t he I nfluence o f CO o n the High -T emperat ur e

R eductio n of N O by N H 3.F uel,1993,72:175～1793　Shimizu T ,T achiy ama Y ,Souma M ,et al .Em ission

Co nt ro l o f N O x and N 2O o f Bubbling F luidized Bed Co mbusto r.M o ntreal:T he 11th Int.Confer ence on F luidized Bed Combust ion ,A SM E ,1991.695～7004　冯　波,袁建伟,林志杰等.流化床燃烧工况下N 2O 多

相分解的机理研究.工程热物理学报,1995,16(1):111～114

5　Peter F B,Hansen,Jo hansen K D.Limestone Ca t-alyzed R eductio n o f N O and N 2O U nder F luidized Bed Co mbustion Co nditio ns .Sandiag o :T he 12t h I nt .Co nfer ence on Fluidized Bed Co mbustion,ASM E,1993.779～787

6　Wallm an P H ,Car lsso n C J .N O x Reduct ion by A m-mo nia:T he Effect s o f Pr essur e and M iner al Sur face.F uel,1993,72:187～192

7　Khan W U Z ,Gibbs B M .Simulataneo us Remo val of

N O x and SO 2by L imesto ne and A mmo nia During U n-stag ed and Stag ed F luidized Bed Co mbustion .M o n-tr eal :T he 11th Int .Co nference on F luidized Bed Co mbustion,A SM E,1991.99～105

Formation and Decomposition of Nitrogen Oxide with Ammonia

Injection during Coal Combustion in a Fluidized Bed

L iu H ao L u J idong Feng Bo L iu Dechang

Abstract Exper im ents for finding out the influences of the tem perature,the molar r atio o f NH 3to NO,the ox yg en concentration on the reduction o f NO and N 2O w ere perform ed on a small fluidized bed combustor .NO x reduction during ammo nia injection through heterog eneous cataly tic reaction w as also investigated and the mechanism analy zed .T he results sho w that the m ost important factors af-fecting the r eductio n and formation of NO and N 2O are temper ature and ox yg en concentration .T here is a maxim um NO reduction w hen either the temperature or ox yg en co ncentratio n is v ar ied .Lim esto ne and bed ash ex er t som e catalytic effect on NO reduction.Heterogeneo us catalytic reduction makes the tem perature of NO disox idatio n decrease and NO reduction maintain a relatively hig h level w ithin a co mpar atively w ide tem peratur e rang e.

Key words :　coal combustion ;fluidized bed ;nitro gen ox ide ;de -NO x w ith amm onia injection

Liu Hao ,　lect .;Dept .of Po w er Eng .,HUST ,W uhan 430074,China .

73

第12期 刘　皓等:流化床煤燃烧喷氨过程中氮氧化物生成与分解

循环流化床锅炉技术(岳光溪)

循环流化床技术发展与应用 岳光溪清华大学热能工程系 摘要：循环流化床燃烧技术对我国燃煤污染控制具有举足轻重的意义。我国自上世纪八十年代后采取引进和自我开发两条路线，完全掌握了中小型循环流化床锅炉设计制造技术，在大型循环流化床燃烧技术上已经完成了首台135MWe超高压再热循环流化床锅炉的示范工程。引进的300MWe循环流化床锅炉进入示范实施阶段。燃煤循环流化床锅炉已在中国中小热电和发电厂得到大面积推广使用。中国积累的设计运行经验对世界上循环流化床燃烧技术的发展做出了重要贡献。超临界循环流化床锅炉是今后循环流化床燃烧技术发展极为重要的方向，是大型燃煤电站污染控制最具竞争力的技术。我国已经具备开发超临界循环流化床锅炉的能力，在政府支持下可以实现完全自主知识产权的超临界循环流化床锅炉，扭转过去反复引进的被动局面。 前言 能源与环境是当今社会发展的两大问题。我国是缺油，但煤炭资源相对丰富大国。石油天然气对我国是战略资源，要尽量减少直接燃用。目前一次能源消耗中煤炭占65%，在可预见的若干年内还会维持这个趋势。可见发展高效、低污染的清洁燃煤技术是当今亟待解决的问题。 循环流化床是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术，具有许多其它燃烧方式所没有的优点： 1）由于循环流化床属于低温燃烧，因此氮氧化物排放远低于煤粉炉，仅为120ppm左右。并可实现燃烧中直接脱硫，脱硫效率高且技术设备简单和经济，其脱硫的初投资及运行费用远低于煤粉炉加FGD，是目前我国在经济上可承受的燃煤污染控制技术； 2）燃料适应性广且燃烧效率高，特别适合于低热值劣质煤； 3）排出的灰渣活性好，易于实现综合利用。 4）负荷调节范围大，负荷可降到满负荷的30%左右。 因此，在我国目前环保要求日益严格，煤种变化较大和电厂负荷调节范围较大的情况下，循环流化床成为发电厂和热电厂优选的技术之一。我国的循环流化床燃烧技术的来自于自主开发、国外引进、引进技术的消化吸收三个主要来源。上世纪八十年代以来，我国循环流化床锅炉数量和单台容量逐年增加。据不完全统计，现有近千台35~460t/h 循环流化床蒸汽锅炉和热水锅炉在运行、安 106.78t/h，见图1；参数从中压、次高压、高压发 展到超高压，单台容量已经发展到670t/h，见图2。 截至2003年，投运台数已有700多台。单炉最大 容量为465t/h，发电量150MWE。近三年，我国 循环流化床锅炉发展迅速，100MWe以上循环流 化床锅炉订货量达到近80台，100MWe以下循环 流化床锅炉订货超过200台。今后，随着环保标 准的提高，供热及电力市场对循环流化床锅炉的 需求将会进一步扩大。

焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理分析解析

焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制 钟英飞 燃气在焦炉立火道燃烧时会产生氮氧化物(NO x )，氮氧化物通常多指NO 和NO 2 的混合物，大气中的氮氧化物破坏臭氧层，造成酸雨，污染环境。上世纪80代中期，发达国家就视其为有害气体，提出了控制排放标准。目前发达国家 控制标准基本上是氮氧化物（废气中O 2 含量折算至5％时），用焦炉煤气加热的 质量浓度以NO x 计不大于500mg/m3,用贫煤气（混合煤气）加热的质量浓度不大于 350mg/m3(170ppm) 。 随着我国经济的快速发展，对焦炉排放氮氧化物的危害也日益重视，并准备制订排放控制标准。本文将对氮氧化物在焦炉燃烧过程中的形成机理及控制 措施进行论述。研究表明，在燃烧生成的NO x 中，NO占95%, NO 2 为5％左右，在 大气中NO缓慢转化为NO 2，故在探讨NO x 形成机理时，主要研究NO的形成机理。 焦炉燃烧过程中生成氮氧化物的形成机理有3种类型：一是温度热力型NO;二是碳氢燃料快速型NO;三是含N组分燃料型NO。也有资料将前两种合称温度型NO。 1 温度热力型NO形成机理及控制 燃烧过程中，空气带入的氮被氧化为NO N 2+O 2 = 2NO NO的生成由如下一组链式反应来说明，其中原子氧主要来源于高温下O 2 的离解： O+N 2 = NO+N N+O 2 = NO+O 由于原子氧和氮分子反应，需要很大的活化能，所以在燃料燃烧前和燃烧火焰中不会生成大量的NO，只有在燃烧火焰的下游高温区（从理论上说，只有火焰的下游才积聚了全部的热焓而使该处温度最高，燃烧火焰前部与中部都不 是高温区），才能发生O 2 的离解，也才能生成NO。

循环流化床锅炉的特点

循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉是近十几年发展起来的一项高效、低污染清洁燃烧技术。因其具有燃烧效率高、煤种适应性广、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点，在当今日益严峻的能源紧缺和环境保护要求下，在国内外得到了迅速的发展，并已商品化，正在向大型化发展。 1.1 独特的燃烧机理 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床

锅炉。流化理论用于燃烧始于上世纪20年代，40年代以后主要用于石油化工和冶金工业。 流化燃烧是一种介于层状燃烧与悬浮燃烧之间的燃烧方式。煤预先经破碎加工成一定大小的颗粒（一般为＜8mm）而置于布风板上，其厚度约在350～500mm左右，空气则通过布风板由下向上吹送。当空气以较低的气流速度通过料层时，煤粒在布风板上静止不动，料层厚度不变，这一阶段称为固定床。这正是煤在层燃炉中的状态，气流的推力小于煤粒重力，气流穿过煤粒间隙，煤粒之间无相对运动。当气流速度增大并达到某一较高值时，气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的重力，煤粒开始飘浮移动，料层高度略有增长。如气流速度继续增大，煤粒间的空隙加大，料层膨胀增高，所有的煤粒、灰渣纷乱混杂，上下翻腾不已，颗粒和气流之间的相对运动十分强烈。这种处于沸腾状态的料床，称为流化床。这种燃烧方式即为流化燃烧。当风速继续增大并超过一定限度时，稳定的沸腾工况就被破坏，颗粒将全部随气流飞走。物料的这种运动形式叫做气力输送，这正是煤粉在煤粉炉中随气流悬浮燃烧的情景。

1.2 锅炉热效率较高 由于循环床内气—固间有强烈的炉内循环扰动，强化了炉内传热和传质过程，使刚进入床内的新鲜燃料颗粒在瞬间即被加热到炉膛温度（≈850℃），并且燃烧和传热过程沿炉膛高度基本可在恒温下进行，因而延长了燃烧反应时间。燃料通过分离器多次循环回到炉内，更延长了颗粒的停留和反应时间，减少了固体不完全燃烧损失，从而使循环床锅炉可以达到88～95％的燃烧效率，可与煤粉锅炉相媲美。 1.3 运行稳定，操作简单 循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于10mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。循环流化床锅炉燃料系统的转动设备少，主要有给煤机、冷渣器和风机，较煤粉炉省去了复杂的制粉、送粉等系统设备，较链条炉省去了故障频繁的炉排部分，给燃烧系统稳定运行创造了条件。

氮氧化物废气的处理

氮氧化物废气的处理

氮氧化物废气的处理 姓名：贺佳萌 学号：1505110107 专业班级：应化1101 指导老师：曾冬铭

氮氧化物的来源 天然（5×108t/a）： 自然界细菌分解土壤和海 洋中有机物而生成 人类活动（ 5×107t/a ）： 1.工业污染 ?主要是由于在工业生产过程中(特别是在石油化工企业)燃烧化石燃料而产生的，它主要包括二部分： ?一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体污染物，如化工厂及煤制气厂； ?二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物； 2.生活污染 主要是指城镇居民、机关和服务性行业，因做饭、取暖、沐浴等生活需 要，燃烧矿物质燃料而向大气排放的氮氧化合物等污染物质，是大气污 染的有害气体产生的主要来源之一 3.交通污染 主要来自两个方面： ?一是汽车、火车、轮船和飞机等交通工具在运动过程中排放的一氧化碳、氮氧化合物等； ?二是在原料运输过程中．由于某些原料的泄漏及直接向空排放而造成的污染 氮氧化物的危害 1.腐蚀作用 氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质，对绝大多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化。 2.对人体的毒害作用 它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸,破坏血液中血红蛋白，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化学烟雾，能使人的眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡 3.对植物的危害 一氧化氮不会引起植物叶片斑害，但能抑制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发育，降低产量。如长期处于2—3ppm的高浓度下，就会使植物产生急性受害 4.对环境的污染

浙江大学城市生活垃圾流化床焚烧技术

浙江大学城市生活垃圾流化床焚烧技术 ．前言 到2005年底，全国城市生活垃圾的年产生量已超过1.5亿吨，相当于2000万吨标准煤。城市生活垃圾产生的环境与社会问题，已成为制约我国城市发展的瓶颈问题之一。如何有效地处理这些城市垃圾，使之资源化、减量化和无害化，成为在城市化发展过程中十分关注的问题。要从根本上解决城市生活垃圾对环境造成的严重破坏，从国民经济可持续发展的角度，对垃圾处理的目标是实现无害化、资源化和减量化。因此，利用垃圾焚烧发电（供热）是目前有发展前景的资源综合利用项目，特别针对国内严重缺电、缺乏能源资源的情况下，大力发展可再生能源利用，具有现实意义，一方面可改善我国能源供应结构的多样化，另一方面又为区域污染物治理，保持生态环境质量，提供一个可持续发展的新模式。推广城市生活垃圾的焚烧发电技术，也符合我国政府关于发展资源综合利用产业的鼓励政策。 浙江大学近年来在国家自然科学基金重点项目、国家重点基础研究发展规划项目、国家计委重大高新技术产业化项目和浙江省重大高新技术产业化项目等项目的支持下，根据我国城市生活垃圾所具有的垃圾混合收集、垃圾组成复杂、水分高、热值低等特点，深入研究了垃圾焚烧、预处理、给料、烟气处理等，并对相关技术进行综合集成。成功开发出异重度流化床城市生活垃圾焚烧技术。 2．浙江大学生活垃圾流化床焚烧发电集成技术 2.1 流化床燃烧技术背景 焚烧是目前世界各国广泛采用的城市生活垃圾处理技术，国外工业发达国家，特别是日本和西欧，普遍致力于推进垃圾焚烧技术的应用。国外焚烧技术的广泛应用，主要得益于经济发达、投资力强、垃圾热值高及具有较为先进且成熟的焚烧工艺和设备。目前应用的焚烧炉型主要有机械炉排焚烧炉、热解焚烧炉、 注：本文作者还有：池涌，李晓东，蒋旭光，马增益，金余其，王飞，陆胜勇，杨家林，倪明江，岑可法 回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉等。常用的有马丁炉排、滚筒炉排焚烧炉及流化床焚烧炉等。在这些技术中流化床具有燃烧效率高，负荷调节范围宽，污染物排放低，炉内燃烧强度高，适合燃用低热值燃料等优点，因此被认为是一种综合环保性能优越的焚烧方式。 在我国虽然流化床燃烧技术的开发应用早在60年代即开始，但主要集中在燃煤领域。正式开始进行垃圾流化床焚烧处理方面的研究始于八十年代，以浙江大学、中国科学院及清华大

流化床锅炉的燃烧调整对锅炉安全运行影响

流化床锅炉的燃烧调整对锅炉安全运行影响循环流化床锅炉属于沸腾炉。它是一种其燃烧方式介于层状燃烧与 悬浮燃烧之间的新型燃烧设备。燃料在炉内像沸腾的开水一样，呈 沸腾状态。为了提高锅炉效率，设计了一次返料及二次返料。循环 流化因而得名。了解循环流化床锅炉的优缺点及其对效率的影响因 素对锅炉的安全运行是十分必要的。 循环流化床锅炉的优缺点： 循环流化床锅炉较化煤粉炉而言，其热效率要低一些，这主要是因 为以下几点①循环流化床锅炉所用燃料比煤粉炉所用煤粉要粗得多。燃料越粗，越不易燃尽，因而机械不完全损失较大。②循环流化床 锅炉的炉膛温度较煤粉炉要低得多。若炉温低于800～900℃时则 CO(一氧化碳)不易着火燃烧或燃烧不完全，从而增加了化学不完全 燃烧热损失。③循环流化床锅炉在运行中应保证料层厚度在一定范 围内，以确保良好的沸腾工况；因而要进行放料这样大量的热量被 放掉，使得灰渣物理热损失很大。 循环流化床锅炉的不足之处还表现在：为克服布风板和料层阻力而 采用高压风机，因而风机电耗量大；锅炉容量增大，沸腾床面积也 随之增大。因而床内燃料和空气不易分布均匀，影响沸腾质量。 但循环流化床锅炉也有其它炉型不可比拟的优点。其最大优点是扩 大燃料的适应范围，使之能燃用一般燃烧方式无法烧的石煤、煤矸

石等一些劣质燃料。且循环流化床锅炉负荷变化的适应性范围较大。其优点还有：如将吸收剂(石灰石、白云石)与煤粒一起送入沸腾床 内燃烧，可大大降低烟气中SO2的含量，既减轻对大气的污染，又 减轻了锅炉受热面的腐蚀；沸腾床内的温度较低，所以烟气中氮氧 化物(NOx)含量较少，有利于环保；由于燃烧温度低，不易破坏灰碴 中矿物质结构，且渣中含碳量低，因而有利于灰渣的综合利用。 循环流化床锅炉效率的影响因素： 影响循环流化床锅炉效率的主要因素有：一、二次返料量；一、二 次风量及配化；燃料的物理特性及化学特性。知道这些对我们如何 提高锅炉的效率及经济性，充分发挥锅炉的优点避其缺点是十分必 要的。 1、一、二次返料量。 前面说过循环流化床锅炉属于沸腾炉。早期沸腾炉的热效率仅为60%左右。近年来，新近设计制造的中小型循环流化床锅炉，其热效率 可达87%。其热效率提高的主要原因就是有了返料。所谓的返料就是将炉膛出口高温烟气中未燃尽的较大颗粒的飞灰返入炉膛重新燃烧 的飞灰。这样降低了机械不完全燃烧损失，从而提高了锅炉的热效率。可见返料量越大，锅炉效率越高。为了增加返料量，在一次返 料基础上又设计了二次返料。

对燃气燃烧产生氮氧化物污染的控制与清除

对燃气燃烧产生氮氧化物污染的控制与清除 1002班樊森彬 20100241 摘要：燃气燃料燃烧过程中，为了满足环保要求，最复杂的问题就是如何降低氮氧化物的生 成量。当采用高温预热空气时，一方面可使单位燃耗降低，从而污染物排放量相应减少；另方面可使局部火焰温度升高而使NOx 生成的燃烧方式，一是采用烟气再循环燃烧法；二是采用两段式燃烧法；或者二者结合起来。本文就针对于燃气燃烧产生氮氧化物生成因素进行分析，以达到控制与降低氮氧化物生成量的目的。 关键词：燃气燃烧，氮氧化物，环保 正文：1、氮氧化物的性质与危害 氮氧化物是常见的空气污染物，通常指一氧化氮和二氧化氮，常以N02表示。一氧化氮是一种无色无味的气体，微溶于水。在空气中能迅速变为二氧化氮。二氧化氮有刺激性，在室温下为红棕色，具有较强的腐蚀性和氧化性，易溶于水，在阳光作用下能形成NO及03。 在氮氧化物高污染区(空气中氮氧化物质量浓度约在0.20mg／m3)儿童肺功能和呼吸系统疾病发病率均相对较高。国外调查表明，使用煤气家庭患有呼吸系统症状和疾病的儿童比例增加，且儿童肺功能明显降低。氮氧化物对人体产生危害作用的阈质量浓度为0.31～0.62mg／m3。 2、氮氧化物生成机理 烟气中的NOx主要是NO，约占90％左右，排入大气后部分再氧化成NO2，故研究NOx的生成机理，主要是研究NO的生成机理。NO的生成形式有燃料型、温度型和快速温度型三种。燃烧过程生成的NO，主要是温度型NO(T—NO)，还有一部分快速温度型NO(P—NO)，亦称瞬时NO。 T—NO生成机理：T—NO是空气中的氮气和氧气在高温下生成的，其生成机理是由前苏联科学家Zeldvich于1964年提出的。当燃气和空气的混合气燃烧时，生成NO的主要反应过程如下： N2+O＝NO+N N+O2=NO+O⑵ 按化学反应动力学方程和Zeldvich的实验结果，NO的生成速度可以表示为： ⑶ 式中：[NO]，[N2]，[O2]-NO，N2，O2的浓度(gmol/cm2) t一时间(s) T一反应绝对温度(K) R一通用气体常数(J／gmol．K) 对氧气浓度大，燃料少的预混合火焰，用(3)式计算的NO生成量，其计算结果与实际结果相当一致。但在小于化学当量比，即燃料过浓时，还存在下述反应：N+OH=NO+H 从(3)式可知，NO生成速度与T、[N2]、[O2]有关，由于燃气在空气中燃烧时，氮气浓度变

NOX形成机理,如何控制NOX浓度

NOX形成机理,如何控制NOX浓度 1、NOx的危害： 氮氧化物（NOx）是重要的空气污染物质，其产生的途径为燃烧火焰在高温下氮气与氧气的化合，以及燃料中的氮成分在燃烧时氧化而成。氮氧化物的环境危害有二种，在阳光的催化作用下，氮氧化物易与碳氢化物光化反应，造成光雾及臭氧之二次空气污染;此外氮氧化物也易与水气结合成为含有硝酸成分的酸雨。 2、NOx生成机理和特点 2.1 NOx生成机理 在NOx中，一氧化氮约占90％以上，二氧化氮占5％~10％，产生机理一般分为如下3种： （1）热力型NOx，燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇(ZELDOVICH)反应式表示，即 O2+N→2O+N, O+N2→NO+N, N+O2→NO+O 在高温下总生成式为 N2+O2→2NO, NO+0.5O2→NO2 随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1 500 ℃时,NO的生成量很少,而当T>1 500 ℃时,T每增加100 ℃,反应速率增大6~7倍。 （2）快速型NOx，快速型NOx是1971年FENIMORE通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成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氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx，其形成时间只需要60 ms，所生成的NOx与炉膛压力的0.5次方成正比,与温度的关系不大。

（3）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物,在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成NOx。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600~800 ℃时就会生成燃料型NOx。在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化和焦炭中剩余氮的氧化两部分组成。 2.2 NOx生成特点 在这3种途径中,快速型NOx所占的比例不到5%，在温度低于1300℃时,几乎没有热力型NOx。对常规燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。由NOx的生成机理可以看出，NOx的生成及破坏与以下因素有关：⑴煤的燃烧方式、燃烧工况,其生成量依赖于燃烧温度水平；⑵煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量等； ⑶炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CHi的含量；⑷燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。 3、降低NOx的主要控制技术 降低NOx排放措施分为一级脱氮技术和二级脱氮技术。一级脱氮技术主要是采用低NOx 燃烧器以及通过燃烧优化调整，有效控制NOx的产生，从源头上减少NOx生成量；二级脱氮技术则是利用各种措施,尽可能减少已生成NOx的排放，属于烟气脱硝范畴，目前主要有两种成熟技术选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）。 3.1、级脱氮技术 3.1.1、气分级 3.1.1.1、根据NOx的生成机理，燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。当过量空气系数α<1，燃烧区处于“缺氧燃烧”状态时,抑制NOx的生成量有明显效果[6]。根据这一原理，将燃料的燃烧过程分阶段完成，把供给燃烧区的空气量减少到全部燃

130吨循环流化床锅炉燃烧控制与调整

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f412686714.html, 130吨循环流化床锅炉燃烧控制与调整 作者：林辉元 来源：《科学与财富》2016年第10期 摘要：循环流化床（CFB）锅炉燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。从分析循环流化床锅炉的燃烧和传热机理入手，结合循环流化床锅炉的结构特点，论述了常规情况下与循环流化床锅炉燃烧有关的工况控制和调整问题。 关键词：循环流化床燃烧控制调整 循环流化床锅炉是一种高效、低污染的节能产品。自问世以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。但由于循环流化床锅炉自身的特点，在运行操作时不同于层燃炉和煤粉炉，如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求，极易酿成事故。而目前有关循环流化床锅炉操作运行方面的资料还较少，笔者根据几年来锅炉设计及现场调试的经验，对循环流化床锅炉运行参数的控制与调整作了一下简述。 1 循环流化床锅炉总体结构 循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离 装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。 2 循环流化床锅炉燃烧及传热特性 循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。 3 循环流化床锅炉主要热工参数的控制与调整 3.1 料层温度

循环流化床技术

循环流化床燃烧技术 循环流化床燃烧（CFBC）技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。 循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃 烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和 二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接 触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧 室参与循环利用。钙硫比达到２～２．５左右时，脱硫率可达９０％以上。流化床燃烧方式的特点是：１．清洁燃烧，脱硫率可达８０％～９５％，NO x排放可减少５０％；２．燃料适应性强，特 别适合中、低硫煤；３.燃烧效率高，可达９５％～９９％；４．负荷适应性好。负荷调节范围３０％～１００％。 循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。 循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。

氮氧化物的产生无非三个途径：

氮氧化物的产生无非三个途径： 1)热力型NOX:是空气中氮在高温(1 400℃以上)下氧化产生; 2)快速型NOX:是由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx; 3)燃料型NOX:是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx,称为燃料型NOx。 一、在燃用挥发分较高的烟煤时,燃料型NOX含量较多,快速型NOX极少。燃料型NOX是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOX,燃料中氮并非全部转变为NOX,它存在一个转换率,降低此转换率,控制NOX排放总量,可采取: (1)减少燃烧的过量空气系数; (2)控制燃料与空气的前期混合; (3)提高入炉的局部燃料浓度。 二、热力型NOx:是燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOX,产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性;然后是高的氧浓度,要减少热力型NOX的生成,可采取: (1)减少燃烧最高温度区域范围; (2)降低锅炉燃烧的峰值温度; (3)降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度。 具体来说,就是在保证锅炉燃烧安全的前提下,采取以下措施来减少氮氧化物的生成: 低过量空气燃烧 使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行,随着烟气中过量氧的减少,可以抑制NOX的生成。这是一种最简单的降低NOX排放的方法。一般可降低NOX排放15~20%。但如炉内氧浓度过低(3%以下),会增加化学不完全燃烧热损失,引起飞灰含碳量增加,使锅炉燃烧效率下降。因此,在锅炉运行时,应选取最合理的过量空气系数。 以上哪个理论也不粘到佛山工厂的边，因为我们的炉温只有800度，我们烟气的氧含量确实较高，但一直是9～15%，以往没有，现在却就有；即使是鼓风大、烟气氧含量较高引起，但消除这个因素也只能形成25%的下降空间。或许煤有问题。 南海燕京啤酒同样的锅炉烟气氧含量只有8%，炉温有上千度，他们的氮氧化物的浓度也只有100多，看看我们只有找上海四方锅炉厂。 靠我们自己可能解决不了问题。 高科

氮氧化物的计算方法

氮氧化物的计算方法 燃烧产生的氮氧化物根实际燃烧条件关系密切，所以要准确估算是非常困难的。如果条件允许，尽量类比具备可比性同类型项目实测数据;在无实测情况下最好查阅相关书籍或相关研究成果计算方式，根据相关条件选择相近情况公式的计算结果准确率稍高，而且符合导则要求可找到依据出处;切记别拍脑袋。以下几种方法供大家参考。 传统方法 第一种方法: 《环境统计手册》-方品贤中的计算方法(第99和100页)和国家环保总局《关于排污费征收核定有关工作的通知》(环发[2003]64号)中氮氧化物的计算方法上述方法是一 产生10m3烟气。致的，假设了燃烧1kg煤 GNOx=1.63×B×(N×β+0.000938) 氮氧化物排放量，kg; GNOx— B–消耗的燃煤(油)量，kg; N–燃料中的含氮量，%;《环境保护实用数据手册》-胡名操和《环境统计手册》-方品贤统计数据一致。取0.85%。 β—燃料中氮的转化率，%。取70% 计算燃烧1t煤产生氮氧化物量为18.64kg。 第二种方法:根据N守恒，计算公式为:G,B×N/14×a×46 其中:G—预测年二氧化氮排放量; N—煤的氮含量(,)，取0.85,; a—氮氧化物转化为二氧化氮的效率(%)，取70%。

B—燃煤量。 计算燃烧1t煤氮氧化物产生量为19.55 kg。 第三种方法: 按照《环境保护实用数据手册》-胡名操中相关统计数据，工业锅炉燃烧1t煤产生的氮氧化物为9.08kg(第65页，表2-51);用烟煤作燃料，选锅炉铺撇式加煤产生的氮氧化物为7.5kg(第66页，表2-53);用无烟煤作燃料的锅炉燃烧，选可移动炉蓖产生的氮氧化物产生量为5kg(第67页，表2-57);美国典型的燃烧烟煤小型工业锅炉的氮氧化物7.5kg(第68页，表2-60)。 第四种计算方法: 采用《产排污系数手册》第十册:按燃烧1t煤来计算: 烟煤-层燃炉:2.94kg;285.7mg/m3;(第240页) 锅炉燃烧氮氧化物排放量 燃料燃烧生成的氮氧化物量可用下式核算: GNOx,1.63B(β?n+10,6Vy?CNOx) 式中:GNOx ~燃料燃烧生成的氮氧化物(以NO2计)量(kg); ); B ~煤或重油消耗量(kg β ~燃烧氮向燃料型NO的转变率(%)，与燃料含氮量n有关。普通燃烧条件下，燃煤层燃炉为25~50%(n?0.4%)，燃油锅炉为32~40%，煤粉炉取20~25%; n ~燃料中氮的含量(%); Vy ~燃料生成的烟气量(Nm3,kg); CNOx ~温度型NO浓度(mg,Nm3)，通常取70ppm，即93.8mg,Nm3。 固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范,试行,,HJ/T 373-2007, 中核定氮氧化物排放量 5.3.5 核定氮氧化物排放量

循环流化床燃烧技术旋风分离器

循环流化床燃烧技术 一、概念 循环流化床(CFB)燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。 自循环流化床燃烧技术出现以来，循环床锅炉在世界范围内得到广泛的应用，大容量的循环床锅炉已被发电行业所接受。 循环流化床低成本实现了严格的污染排放指标，同时燃用劣质燃料，在负荷适应性和灰渣综合利用等方面具有综合优势，为煤粉炉的节能环保改造提供了一条有效的途径。 二、循环流化床燃烧技术发展历史回顾 主循环回路是循环流化床锅炉的关键，其主要作用是将大量的高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室稳定的流态化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。 分离器是主循环回路的关键部件，其作用是完成含尘气流的气固分离，并把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，保证炉内燃烧的稳定与高效。从某种意义上讲，CFB锅炉的性能取决于分离器的性能，所以循环床技术的分离器研制经历了三代发展，而分离器设计上的差异标志了CFB燃烧技术的发展历程。 ●（一）绝热旋风筒分离器 德国Lurgi公司较早地开发出了采用保温、耐火及防磨材料砌装成筒身的高温绝热式旋风分离器的CFB锅炉[1]。分离器入口烟温在850℃左右。应用绝热旋风筒作为分离器的循环流化床锅炉称为第一代循环流化床锅炉，目前已经商业化。Lurgi公司、Ahlstrom公司、以及由其技术转移的Stein、ABB-CE、AEE、EVT等设计制造的循环流化床锅炉均采用了此种形式。 这种分离器具有相当好的分离性能，使用这种分离器的循环流化床锅炉具有较高的性能。但这种分离器也存在一些问题，主要是旋风筒体积庞大，因而钢耗较高，锅炉造价高，占地较大，旋风筒内衬厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、费用高启动时间长、运行中易出现故障；密封和膨胀系统复杂；尤其是

低氮循环流化床锅炉的燃烧方式的优点

在我国目前环保要求日益严格的前提下，燃煤与环保的矛盾日益突出，低氮循环流化床锅炉凭借极佳的环保特性以及对劣质燃料的适应性，已成为大型企业高效低污染型锅炉的选择。 循环流化床燃烧（CFBC）技术作为一种新型成熟的高效低污染清洁煤技术，具有许多其他燃烧方式没有的优点。 1、循环流化床属于低温燃烧，氮氧化物排放低，可以做到低于150mg/Nm3，甚至100mg/Nm3的排放量。并可实现在燃烧过程中直接脱硫，脱硫效率高。 2、燃料使用性广且燃烧效率高，达89%以上，特别适合于低热值劣质煤。 3、负荷调节范围大，低负荷可降到满负荷的30%左右。 4、优化分离器结构，有效提高分离效率，使得锅炉飞灰含碳量不大于6%，底渣含碳量不大于2%。 5、选择合适的流化速度，优化炉内各个受热面防磨措施，保证炉内受热面长期运行无磨损，排烟温度稳定。中正锅炉年运行时间不少于8000小时，连续运行时间不少于7000小时。 6、自动化程度高，维护方便，所需的运行、维护人员少。

低氮循环流化床节能减排的性能在诸多知名企业都有很好应用，客户反馈环保效果非常好，并且每年为企业节省了不少费用，真正实现了社会效益和经济效益相统一。 目前，市场上做的不错的一家工业锅炉供应商，产品覆盖燃气锅炉、生物质锅炉、导热油锅炉、燃煤锅炉四大类，低氮循环流化床也是公司的重点产品，分为DHX系列循环流化床蒸汽锅炉、SHX系列循环流化床热水锅炉、QXX系列低氮循环流化床热水锅炉三大系列。作为锅炉使用单位，一定要明白，选择一个好的循环流化床锅炉厂家，其实是选择一个长期合作、共同进步的商业伙伴，其技术研发、制造能力、产品保障、售后服务同样重要，企业要进行综合研判。 中正锅炉是通过ISO9001:2000质量管理体系国际认证单位，对客户服务已建立了一整套服务管理体系文件，并也严格实施管理。公司严格按文件： YG/CD7.5-03《销售服务实施办法》始终贯穿在售前、售中、售后服务之中，对 客户实施一系列的优惠措施。

循环流化床锅炉燃烧控制与调整

循环流化床锅炉燃烧控制与调整 摘要从分析循环流化床锅炉的燃烧和传热机理入手，结合循环流化床锅炉的结构特点，论述了常规情况下与循环流化床锅炉燃烧有关的工况控制和调整问题。 关键词循环流化床燃烧控制 循环流化床锅炉是一种高效、低污染的节能产品。自问世以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。但由于循环流化床锅炉自身的特点，在运行操作时不同于层燃炉和煤粉炉，如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求，极易酿成事故。而目前有关循环流化床锅炉操作运行方面的资料还较少，笔者根据几年来锅炉设计及现场调试的经验，对循环流化床锅炉运行参数的控制与调整作了一下简述，希望能对锅炉运行人员有所启发。 1循环流化床锅炉总体结构 循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。 2循环流化床锅炉燃烧及传热特性 循环流化床锅炉属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬；三次风进一步强化燃烧。燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，

被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室，经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置，被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式，而且还有对流及热传等传热方式，大大提高了炉膛的传导热系数，确保锅炉达到额定出力。 3循环流化床锅炉主要热工参数的控制与调整 3.1料层温度 料层温度是指燃烧密相区内流化物料的温度。它是一个关系到锅炉安全稳定运行的关键参数。料层温度的测定一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件，布置在距布风板200-500mm左右燃烧室密相层中，插入炉墙深度15-25mm，数量不得少于2只。在运行过程中要加强对料层温度监视，一般将料层温度控制在850℃-9 50℃之间，温度过高，容易使流化床体结焦造成停炉事故；温度太低易发生低温结焦及灭火。必须严格控制料层温度最高不能超过970℃，最低不应低于80 0℃。在锅炉运行中，当料层温度发生变化时，可通过调节给煤量、一次风量及送回燃烧室的返料量，调整料层温度在控制范围之内。如料层温度超过970℃时，应适当减少给煤量、相应增加一次风量并减少返料量，使料层温度降低；如料层温度低于80 0℃时，应首先检查是否有断煤现象，并适当增加给煤量，减少一次风量，加大返料量，使料层温度升高。一但料层温度低于700℃，应做压火处理，需待查明温度降低原因并排除后再启动。 3.2返料温度 返料温度是指通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度，它可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉，其返料温度较高，一般控制返料温度高出料层温度 20-30℃，可以保证锅炉稳定燃烧，同时起到调整燃烧的作用。在锅炉运行中必须密切监视返料温度，温度过高有可能造成返料器内结焦，特别是在燃用较难燃的无烟煤时，因为存在燃料后燃的情况，温度控制不好极易发生结焦，运行时应控制返料温度最高不能超过1000℃。返料温

氮氧化物的计算

LS的是一种途径。 此外，《排污收费制度》P122页中 燃料（固体和液体燃料）中的N和输入空气中的N，在燃烧时会产生NOｘ，一般在燃烧时产生的NOｘ中的约90% 为NO ，其余主要是NO2。燃料燃烧时产生氮氧化物量可用下列公式估算： GNOｘ= 1.63 ×B ×（N ×β+ 0.000938） GNOｘ—氮氧化物排放量，kg ； B –消耗的燃煤（油）量，kg ； N –燃料中的含氮量，%，见表7 ； β—燃料中氮的转化率，%，见表8。 表7 燃料中氮的含量 燃料名称含氮质量百分比（%） 数值平均值 煤 0.5—2.5 1.5 劣质重油 0.2—0.4 0.2 一般重油 0.08—0.4 0.14 劣质轻油 0.005—0.08 0.02 表8 燃料中氮的NOｘ转化率 炉型 NOｘ的转化率（%） 层燃煤 50 煤粉炉 25 燃油炉 40 不同燃料、不同炉型燃烧时氮氧化物产污系数见表9。 表9 不同燃料、不同炉型燃烧时氮氧化物产污系数（kg/t煤） 燃料及炉型含氮量（%） NOｘ的转化率（%） GNOｘ 层燃煤 1.5 50 13.8 煤粉炉 1.5 25 7.6 劣质重油 0.2 40 2.8 一般重油 0.14 40 2.4 劣质轻油 0.02 40 1.7 燃料燃烧可以用以下计算： GNOｘ= 1.63 ×B ×（N ×β+10—https://www.wendangku.net/doc/f412686714.html,ox） GNOｘ—氮氧化物排放量，kg ； B –消耗的燃煤（油）量，kg ； N –燃料中的含氮量，%，见表7 ； β—燃料中氮的转化率，燃煤层燃为25%—50% （N≥0.4%），粉煤炉取20%—25%

Vy——燃料生成的烟气量（Nm3/Kg） Cnox——温度型NO 的浓度（mg/Nm3）通常取70ppm 既是93.8 mg/Nm3。 高人总结了几种计算氮氧化物的计算方法 第一种方法： 《环境统计手册》-方品贤中的计算方法（第99和100页）和国家环保总局《关于排污费征收核定有关工作的通知》（环发[2003]64号）中氮氧化物的计算方法上述方法是一致的，假设了燃烧1kg煤产生10m3烟气。 GNOx=1.63×B×（N×β+0.000938） GNOx—氮氧化物排放量，kg； B–消耗的燃煤（油）量，kg； N–燃料中的含氮量，%；《环境保护实用数据手册》-胡名操和《环境统计手册》-方品贤统计数据一致。取0.85%。 β—燃料中氮的转化率，%。取70% 计算燃烧1t煤产生氮氧化物量为18.64kg。 第二种方法：根据N守恒，计算公式为：G＝B×N/14×a×46 其中：G—预测年二氧化氮排放量； N—煤的氮含量（％），取0.85％； a—氮氧化物转化为二氧化氮的效率（%），取70%。 B—燃煤量。 计算燃烧1t煤氮氧化物产生量为19.55 kg。 第三种方法： 按照《环境保护实用数据手册》-胡名操中相关统计数据，工业锅炉燃烧1t煤产生的氮氧化

氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理.

氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理: 一、氮氧化物的产生机理 在氮氧化物中,NO占有90%以上,二氧化氮占5%-10%,产生机理一般分为如下三种: (a热力型 燃烧时,空气中氮在高温下氧化产生,其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich反应式表示。 随着反应温度T的升高,其反应速率按指数规律。当T<1500℃时,NO的生成量很少,而当T>1500℃时,T每增加100℃,反应速率增大6-7倍。 热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式 在高温下总生成式为 (b瞬时反应型(快速型 快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时,在反应区附近会快速生成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氮气反应生成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,所生成的与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。 上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分,不是主要来源。 (c燃料型NOx 由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在600-800℃时就会生成燃料型,它在煤粉燃烧NOx产物中占60-80%。

在生成燃料型NOx过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N,CN,HCN 和等中间产物基团,然后再氧化成NOx。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,故燃料型的形成也由气相氮的氧化(挥发份和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭两部分组成。 燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图 二、低NOx燃烧技术原理 对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说,也就是采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。 1在燃用挥发分较高的烟煤时,燃料型NOx含量较多,快速型NOx极少。燃料型NOx是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOx,燃料中氮并非全部转变为NOx,它存在一个转换率,降低此转换率,控制NOx排放总量,可采取: (1减少燃烧的过量空气系数; (2控制燃料与空气的前期混合; (3提高入炉的局部燃料浓度。 2热力型NOx:是燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOx,产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增加化学活性;然后是高的氧浓度,要减少热力型NOX的生成,可采取: (1减小燃烧最高温度区域范围; (2降低锅炉燃烧的峰值温度; (3降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度。 具体来说,就是在保证锅炉燃烧安全的前提下,采取以下措施来减少氮氧化物的生成:

循环流化床锅炉燃烧

循环流化床锅炉燃烧 一、循环流化床锅炉燃烧特点 （一）、循环流化床锅炉燃烧采用流态化燃烧方式，其主要特征是颗粒在离开炉膛出口以后，经旋风分离器收集，由返料器不断返回炉膛参加二次燃烧，因此，循环流化床锅炉具有低温、强化燃烧的特点，床内温度850oC---950oC。 在循环流化床锅炉中，流化床本身是一个积累了大量灼热物料的蓄热容量很大的热源，有利于燃料的稳定、迅速着火燃烧，即使燃用低热值的燃料时，每秒种新加入的燃料还远小于灼热床料的1%，这些灼热床料大多为惰性物料，他们并不与新加入的燃料争氧，却提供了一个丰富的热源，将新加入的煤粒迅速加热，使之析出挥发份并稳定的着火燃烧，煤粒中的挥发份和固定碳燃烧后释放的热量，其中一部分又来加热床料，使炉内温度始终保持在一个稳定的水平。同时，一些未完全燃尽的颗粒随烟气被携带出炉膛，被旋风分离器收集，由返料器返回炉膛参加二次燃烧。所以，循环流化床锅炉对燃料的适应性强，不仅能烧优质燃料，也能烧劣质燃料，而且燃烧效率非常高，可达98%。 （二）、循环流化床锅炉优、缺点： 1、优点： 1）对燃料的适应性好。 2）燃烧效率高。 3）高效脱硫。 4）氮氧化物（NO x）排放低。 5）燃烧强度高，炉膛截面积小。 6）负荷调节范围大，负荷调节快。 7）燃料预处理及给煤系统简单。 8）易于实现灰渣综合利用。 缺点： 1）飞灰的再循环燃烧，一次风机压头高，电耗大。 2）膜式水冷壁变节处和裸露在烟气中冲刷的耐火材料砌筑部件磨损大。 3）高温分离器和返料器内有耐火材料砌体冷热惯性大，给支撑和快速启停带来困难。 4）循环流化床锅炉对燃煤粒度及分布要求较高。若燃料制备不完善，带来的普遍的问题是：锅炉达不到设计出力，磨损严重，燃烧效率不高和运行可靠性差。 二、循环流化床锅炉的燃烧区域 循环流化床锅炉在使用二次风以后，一般就将其燃烧区域分为下部的密相区（二次风口以下）、上部的稀相区（二次风口以上）和高温气固分离器区及返料器区。 （一）、密相区 在密相区内,由一次风将床料和加入的煤粒流化。一次风量约为燃料燃烧所需风量的50---60%。新鲜的燃料及从高温旋风分离器收集的未燃尽的焦碳被送入该区域，燃料的挥发份析出和部分燃烧也发生在该区域，必须保证该区域的温度和燃烧份额。因此，该区域通常设计成为卫燃带结构，该区域水冷壁由耐火材料敷盖，一方面，减少水冷壁的吸热；另一方面，防止水冷壁的腐蚀和磨损。 由于密相区的固体颗粒浓度要比上部区域高得多，因此而得名。该区域燃烧气氛为欠氧状态，呈还原性气氛，其内部充满灼热的物料，是一个稳定的着火热源，也是一个贮存热量的热库，当锅炉负荷增加时，增加一、二次风的比例，使得能够输送数量较大的高温物料到炉膛的上部区域燃烧，并参与热质交换，当锅炉负荷低不需要分级燃烧时，二次风也可以停