燃料型NOX:由燃料中N反應(yīng)而生成,以煤為主要燃料的系統(tǒng)中,,燃料型NOX約占60%以上,。
? 燃料型NOX主要在燃料燃燒初始階段形成,,主要是含氮有機(jī)化合物熱解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物N、CN,、HCN等氧化生成NOX,。燃料型NOX較熱力型更易于生成。煤的氮含量約0.5-2.5%,。
? 當(dāng)煤熱解脫去揮發(fā)份時,煤揮發(fā)份中的N,,其一部分以胺類(RNH,、NH3)、和氰類(RCN,、HCN)等形式隨揮發(fā)份析出,,揮發(fā)份中N占煤中N的比例隨煤種和熱解溫度不同而不同,其*主要的化合物是HCN和NH3,。在1800K高溫下,,一般地煤揮發(fā)份N轉(zhuǎn)為NO的比例約10%。
? HCN遇氧后生成NCO,,繼續(xù)氧化則生成NO,。如被還原則生成NH,*終生成N2,。已經(jīng)生成的NO,,在還原氣氛下也可被NH還原為N2。NH3在氧化氣氛中會被依次氧化成NH2,、NH,,甚至被直接氧化成NO。在還原氣氛中,NH3也可以將NO還原成N2,。NH3可以是NO的生成源,,也可以是NO的還原劑。
可見,,揮發(fā)份N燃燒時,,在氧化氣氛特別是在強(qiáng)氧化氣氛下,其傾向于向NO轉(zhuǎn)化,,在強(qiáng)還原氣氛下,,其傾向于向N2轉(zhuǎn)化。
在實際生產(chǎn)中,,燃燒過程大多數(shù)是在氧化氣氛中進(jìn)行的,,由于反應(yīng)和燃燒流場的復(fù)雜性,揮發(fā)份N不可能全部轉(zhuǎn)化為NO,即使在強(qiáng)還原氣氛中,,也不可能全部轉(zhuǎn)化為N2,,取決于反應(yīng)溫度、氧含量,、反應(yīng)時間以及煤的特性,。
? 焦碳N在燃燒時也可能生成NOX,一般占燃料型NOX的20-40%,。有認(rèn)為焦碳N可直接在焦碳表面生成NOX,。或者和揮發(fā)份N一樣,,以HCN和CN途徑生成NO,。研究表明,焦碳N轉(zhuǎn)變?yōu)镹OX是在火焰尾部焦碳燃燒區(qū)生成的,,這一部位的氧含量比主燃燒區(qū)低,,而且焦碳顆粒因溫度較高發(fā)生熔結(jié),使孔隙閉合,,反應(yīng)比表面積減少,,相對揮發(fā)份N來說生成NOX量少些。即使在較強(qiáng)氧化氣氛下,,也會存在焦碳顆粒周圍形成局部還原區(qū)域,,同時碳和煤灰中的CaO催化還原NOX,限制了焦碳N轉(zhuǎn)化為NOX,。
? 影響燃料型NOX生成因素較多,,與溫度、氧含量,、反應(yīng)時間,,及煤粉的物理和化學(xué)特性有關(guān),。
。溫度
? 溫度的升高對燃料型NOX生成量有促進(jìn)作用,。在1200℃以下時,,其隨溫度升高顯著增加,溫度在1200℃以上時,,增速平緩,。對于燃料型NOX,燃料中N越高,、氧濃度越高,、反應(yīng)停留時間越長,NOX生成量越大,,與溫度相關(guān)性越差,。
氧含量
? 氧含量的增加,可以形成或強(qiáng)化窯爐內(nèi)燃燒的氧化氣氛,,增加氧的供給,,促進(jìn)燃料中N向NOX的轉(zhuǎn)化。燃料型NOX隨過??諝庀禂?shù)的降低而降低,,在a<1時,NOX生成量急劇降低,。在氧含量不足時,,氧被燃料中的可燃成分消耗盡,破壞了氮與氧反應(yīng)的物質(zhì)條件,。在a>1.1時,,熱力型NOX含量下降,燃料型NOX仍上升,。
燃料型NOX與煤的熱解產(chǎn)物和火焰中氧濃度密切相關(guān),如果在主燃燒區(qū)延遲煤粉與氧氣的混合,,造成燃燒中心缺氧,,可使絕大部分揮發(fā)份氮和部分焦碳N轉(zhuǎn)化為N2。
? 不同種類的煤,,揮發(fā)份含量,、氮含量等差異較大。通常揮發(fā)份和氮含量高的煤種生成NOX較多,。煤粉細(xì)度較細(xì)時,,揮發(fā)份析出速度快,燃燒速度快,,加快了煤粉表面的耗氧速度,,使煤粉顆粒局部表面易形成還原氣氛,,產(chǎn)生抑制NOX生成的作用。煤粉細(xì)度較粗時,,揮發(fā)份析出慢,,也會減少NOX的生成量。特別是對劣質(zhì)煤或是著火點較高的煤,,這種情況會更明顯,,控制合適煤粉細(xì)度可依據(jù)窯況和NOX生成量綜合考慮。
? 煤揮發(fā)份中氧氮比越大,,NOX轉(zhuǎn)化率越高,。相同氧氮比條件下,過??諝庀禂?shù)越大,,NOX轉(zhuǎn)化率越大。