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燃?xì)?、燃油鍋爐低氮治理技術(shù)
燃?xì)忮仩t由于天然氣的理化特性導(dǎo)致其主要的污染物為氮氧化物。目前主要通過(guò)改進(jìn)燃燒技術(shù)來(lái)降低燃燒過(guò)程中NOx的生成與排放，其主要途徑有：降低燃料周圍的氧濃度，減小爐內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)，降低爐內(nèi)空氣總量，或減小一次風(fēng)量及揮發(fā)分燃盡前燃料與二次風(fēng)的混和，降低著火區(qū)段的氧濃度；在氧濃度較低的條件下，維持足夠的停留時(shí)間，抑制燃料中的氮生成NOx，同時(shí)還原分解已生成的NOx；在空氣過(guò)剩的條件下，降低燃燒溫度，減少熱力型NOx的生成。低氮燃燒技術(shù)一般可使NOx的排放量降低30%～60%。
01丨低氮燃燒器技術(shù)
NOx生成機(jī)理簡(jiǎn)要總結(jié)如下：
1.熱力型NOx（ThermalNOx），在高溫?zé)煔猓ù笥?400℃后）顯著增加，N元素來(lái)源于空氣中的N2；
2.快速型NOx（Promp），N元素來(lái)源于助燃?xì)怏w中的N2，生成量主要受氧氣濃度和燃料與氧氣化學(xué)當(dāng)量比影響；
3.燃料型NOx（FuelNOx），N元素來(lái)源于燃料中的氮成分，其生成主要受燃料中的氮成分和助燃?xì)怏w中的氧氣濃度影響。下圖綜合展示了NOx的來(lái)源于決定因素，低氮燃?xì)馊紵鞯募夹g(shù)原理則圍繞著以下的核心理念不斷地發(fā)展和演變。
△三種類型NOx的生成源及主要影響因素
如上圖所示，NOx的生成主要由煙氣溫度和氧氣濃度決定。因此，當(dāng)前工業(yè)中的燃?xì)獾偷紵夹g(shù)的一個(gè)重要控制方式就是降低氣體燃料燃燒過(guò)程中的煙氣溫度。降低煙氣溫度的核心指導(dǎo)原則：（1）在時(shí)間將熱量釋放的峰值降低，降低化學(xué)反應(yīng)速率、延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間；（2）在空間上將熱量分散在更廣闊的空間。
針對(duì)以上指導(dǎo)原則，在燃?xì)馊紵鞯脑O(shè)計(jì)及布置方案中有若干具體的實(shí)施措施：（1）燃料分級(jí)：有煙氣內(nèi)循環(huán)、燃?xì)夂涂諝飧咚俨钆浜系阮愋停唬?）空氣分級(jí)：有燃燒器噴嘴的空氣分級(jí)和爐膛空間上的空氣分級(jí)；（3）煙氣再循環(huán)：有傳統(tǒng)煙氣再循環(huán)和O2/CO2煙氣再循環(huán)。
燃料分級(jí)，即燃料分成若干股注入較大的燃燒空間中進(jìn)行燃燒，釋放的熱量被較大空間內(nèi)的煙氣吸收，從而使煙氣的溫度得到降低，該技術(shù)也稱為“火焰分割”。相比較于中心單噴頭的擴(kuò)散火焰而言，燃料分級(jí)（火焰分割）的技術(shù)措施能明顯地降低煙氣的核心溫度。另外，采用燃?xì)馀c空氣高速差的模式，則能實(shí)現(xiàn)：氧氣濃度較低的煙氣卷吸、大空間范圍內(nèi)的燃?xì)馊紵?、延遲與空氣的混合燃燒過(guò)程。
空氣分級(jí)，即空氣分成若干股噴入，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夂涂諝庠谌既紵^(guò)程中有不同的空燃比。（1）一種是燃?xì)鈬婎^中將空氣分為若干圈；（2）一種是在爐膛空間上空氣分級(jí)，即燃燒器的主燃區(qū)為貧氧燃燒，空氣分階段地注入，從而使氣體燃料分階段地燃燒、逐漸地釋放熱量，zui終降低煙氣溫度。核心機(jī)制在于：通過(guò)空氣分級(jí)、造成氣體燃料的不*燃燒，同時(shí)不*燃燒的煙氣產(chǎn)物又能在一定程度上促進(jìn)燃料型NOx的還原機(jī)制:
NOx+CO==CO2+N2;NOx==XN（HCN,CN>N2）
燃料分級(jí)和空氣分級(jí)對(duì)NO生成量的影響可以從圖的曲線中得到直觀的了解到偏離正?？杖寂浔葧r(shí)會(huì)對(duì)NOx的降低有較大的作用。燃料分級(jí)、空氣分級(jí)對(duì)熱力型NOx會(huì)有明顯的降低作用。在氣體燃料燃燒領(lǐng)域中，盡管燃料型NOx關(guān)注的不多，但是在燃料成分復(fù)雜的化工領(lǐng)域，也需要特別的關(guān)注。
△燃料與空氣化學(xué)當(dāng)量比對(duì)NO生成量的影響
在氣體燃料的燃燒中，快速型NOx的生成機(jī)制值得關(guān)注，該機(jī)制將很大程度影響著低氮燃燒器技術(shù)的極限減排能力?？焖傩蚇Ox主要由碳?xì)浠罨c空氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)反應(yīng)（CHi+N2==HCN+NH）生成大量NO的前驅(qū)產(chǎn)物HCN、CN及NH，見(jiàn)圖中HCN和NH被氧化生成NO的途徑。