燃煤锅炉的低NOx燃烧技术xNO是对NO、NO、NO、NO以及PAN等氮氧化物的统称。在煤的燃烧过程中，NO生x2225x成物主要是NO和NO，其中尤以NO是最为重要。实验表明，常规燃煤锅炉中NO生成量2占NO总量的90%以上，NO只是在高温烟气在急速冷却时由部分NO转化生成的。NO之所x22以引起关注，是由于其在低温燃烧的流化床锅炉中有较高的排放量，同是与地球变暖现象有关，对于NO的生成和抑制的内容我们将结合流化床燃烧技术进行介绍。2因此在本章的讨论中，NO即可以理解为NO和NO。x2一、燃煤锅炉NO的生成机理x根据NO中氮的来源及生成途径，燃煤锅炉中NO的生成机理可以分为三类：即热力xx型、燃料型和快速型，在这三者中，又以燃料型为主。它们各自的生成量和炉膛温度的关系如图3-1所示。试验表明，燃煤过程生成的NO中NO占总量的90%,NO只占5%〜10%。x21、热力型NOx热力型NO是参与燃烧的空气中的氮在高温下氧化产生的，其生成过程是一个不分支x的链式反应，又称为捷里多维奇(Zeldovich)机理OT2O(3-1)2O+NTNO+N(3-2)2N+OTNO+O(3-3)2如考虑下列反应N+OHTNO+H(3-4)则称为扩大的捷里多维奇机理。由于N三N三键键能很高，因此空气中的氮非常稳定，在室温下，几乎没有NO生成。但随着温度的升高，根据阿仑尼乌斯(Arrhenius)定律，x化学反应速率按指数规律迅速增加。实验表明，当温度超过1200°C时，已经有少量的NOx生成，在超过1500C后，温度每增加100C,反应速率将增加6〜7倍，NO的生成量也x有明显的增加，如图3-1所示。但总体上来说，热力型NO的反应速度要比燃烧反应慢，而且温度对其生成起着决定x性的影响。对于煤的燃烧过程，通常热力型NO不是主要的，可以不予考虑。一般来说通x过降低火焰温度、控制氧浓度以及缩短煤在高温区的停留时间可以抑制热力型NO的生x成。2、快速型NOx快速型NO中的氮的来源也是空气中的氮，但它是遵循一条不同于捷里多维奇机理的x途径而快速生成的。其生成机理十分复杂，如图3-2所示。通常认为快速型NO是由燃烧过程中的形成活跃的中间产物CH与空气中的氮反应形xi成HCN、NH和N等，再进一步氧化而形成的。在煤的燃烧过程中，煤炭挥发分中的碳氢化合物在高温条件下发生热分解，生成活性很强的碳化氢自由基(CH・，CH・)，这些活2化的CH和空气中的氮反应生成中间产物HCN、NH和N,随后又进一步被氧化成NO,实验i表明这个过程只需60ms，故称为快速型NO，这一机理是由费尼莫(Fenimore)发现的，x所以又称为费尼莫机理。CH+NTHCN+N(3—5)2C+NTCN+N(3—6)2由图3-1可以看出，在煤粉燃烧过程中快速型NO生成量很小，大致在(10〜100)xX10—6，且和温度关系不大。但随着NO排放标准的日益严格，对于某些碳氢化合物气体x燃料的燃烧，快速型NO的生成也应该得到重视。x3、燃料型NOx由燃料中的N生成的NO称为燃料型NO,由图3-1可知，燃料型NO是煤粉燃烧过程xxx中NO的主要来源，占总量60%〜80%。同时由于煤的热解温度低于其燃烧温度，因此在x600〜800°C时就会生成燃料型NO，而且其生成量受温度不大。x煤的氮含量在%〜%之间，且随其产地的不同有较大差异。煤中绝大多数的氮都是以有机氮的形式存在。在燃烧过程中，一部分含氮的有机化合物挥发并受热裂解生成NCN、HCN和NH等中间产物，随后再氧化生成NO；另一部分焦炭中的剩余氮在焦炭燃烧过程ix中被氧化成NO,因此燃料型NO又分为挥发分NO和焦炭NO。该过程如图3-3所示。xxxx实验表明，在通常的燃烧条件下,燃煤锅炉中大约只有20%〜25%的燃料氮转化为NO，x而且受燃烧过程空气量影响很大，常用过量空气系数(a)来表示燃烧过程空气量的多少一般定义在化学当量比下的过量空气系数为1，大于1表示空气过量，小于1表示空气量不足。如图3-4所示，当过量空气系数a=时，燃料型NO的生成量接近于零，然后x随过量空气系数的增加而增加。同时进一步研究表明，焦炭氮向NO的转化率很低，大多x数燃料型NO属于挥发分NO,以上知识对于研究和开发燃料型NO的控制技术是相当重要xxx的。煤燃烧的氮氧化物形成实际上是一个非常复杂的过程，与煤种、燃烧方式及燃烧过程的控制密切相关。对于各种不同的煤种的原始NO排放情况，一般来说无烟煤燃烧时的xNO排放量最大，褐煤燃烧时为最小，这不但与...
