網(wǎng)站編輯：admin │ 發(fā)表時間：2025-03-05 │

隨著能源消耗的增長，燃料燃燒后排放出來的有害物質(zhì)越來越多，成為大氣污染的一個重要因素。煙氣中的有害物為：水、碳氧化物、氮氧化物和硫化物等。其中特別是一氧化碳、氮氧化物和硫化物對人的危害最大。

在正常條件，氣體燃料是經(jīng)過脫硫凈化的，燃燒以后生產(chǎn)的    數(shù)量很少。只要燃燒完全，煙氣中CO 的含量也是很小的，因此在燃?xì)馊紵^程中如何減少氮氧化物的發(fā)生量，就成了一個比較突出的問題。

氮氧化物的生成機(jī)理

在多數(shù)工業(yè)爐的燃燒過程中，排放出來的氮氧化物主要是一氧化氮，以后再氧化成二氧化氮。

一氧化氮的生成反應(yīng)為：O2+N2=2NO—180kJ

其鏈反應(yīng)為：O+N2=NO+N   

            N+O2=NO+O

總反應(yīng)中，正反應(yīng)的活化能為E=53.9x10⁴ J/mol，逆反應(yīng)的活化能為-E=36.0x10⁴ J/mol。由于正反應(yīng)的活化能很大，因此NO的生成在很大程度上=依賴于溫度。當(dāng)溫度較低時NO的生成速度減慢。另一方面，NO的生成速度與氧的濃度有關(guān)，在空氣不足的情況下，NO的生成量也減少。

如上圖所示出了在火道式燃燒器試驗臺的測得的NO排出量與過?？諝庀禂?shù)及空氣預(yù)熱溫度的關(guān)系。在試驗中燃?xì)夂涂諝馐峭耆A(yù)混的?？梢钥吹?，過?？諝庀禂?shù)對NO的排出量有很大的影響。當(dāng)α=1.2時，NO的排出量最大，這是由于氧分子的濃度和燃燒溫度這兩個因素同時起作用的結(jié)果。α<1.2時，自由氧的減少使NO的生成量減少；。α>1.2時，由于過?？諝膺^多，燃燒區(qū)溫度下降，也使NO生成量減少。因此，在燃燒過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制過?？諝庀禂?shù)。

減少氮氧化物生成量的措施

根據(jù)氮氧化物生成的條件可以確定，減少氮氧化物生成的主要途徑是降低火焰溫度（或減少煙氣在高溫區(qū)停留的時間）和減少過?？諝饬俊?/span>

在實際工程上采取的措施有以下幾方面：

1.分段燃燒   在爐子總的過?？諝饬勘３植蛔兊那疤嵯拢阉屯紵鞯目諝饬繙p少到低于理論空氣量。將另一部分空氣在燃燒室上方送入爐膛，當(dāng)未燃盡的燃?xì)馍仙龝r，遇到上方送入的空氣而得到完全燃燒。這種燃燒方式就稱為分段燃燒。

在天然氣鍋爐上采用分段燃燒的溫度分布曲線和正常燃燒時的溫度分布線對比于圖5-27上?？梢钥闯?，分段燃燒使火焰溫度的峰值和平均值都降低了，這樣可以使   的發(fā)生量減少80%左右。

2.煙氣再循環(huán)  將爐窯尾部排出的部分低溫?zé)煔馔紵玫目諝庠谌紵魅肟谝郧跋嗷旌?。?dāng)煙氣達(dá)到一定循環(huán)量時，爐膛溫度將進(jìn)一步下降，因而使煙氣中氮氧化物的含量更加減少。

3.設(shè)計新型燃燒器， 如上所述，可以利用較冷的燃燒產(chǎn)物來降低燃燒溫度，以減少氮氧化物的發(fā)生量。如果燃燒器設(shè)計合理，也可以利用空氣動力學(xué)原理在爐膛內(nèi)達(dá)到這一要求。

工業(yè)燃?xì)馊紵到y(tǒng)的燃燒區(qū)域

對于一個工業(yè)燃?xì)馊紵飨到y(tǒng)，大體上都存在四個燃燒區(qū)域，如上圖所示。1區(qū)是點火和穩(wěn)焰區(qū)。2區(qū)是主燃燒區(qū)。3區(qū)是混合區(qū)，高溫?zé)煔夂蜖t內(nèi)煙氣在該區(qū)域混合。4區(qū)為爐膛區(qū)，該區(qū)內(nèi)煙氣的濃度及溫度比較均勻。

通過實驗知道，大部分氮氧化物是在主燃燒區(qū)2和其后的混合區(qū)3內(nèi)形成的。因此，降低氮氧化物發(fā)生量的燃燒設(shè)計原則應(yīng)當(dāng)是：

（1）減少氣體在高溫點火區(qū)和穩(wěn)焰區(qū)的停留時間；

（2）降低主燃燒區(qū)的溫度；

（3）讓溫度較低的煙氣和熾熱的燃燒產(chǎn)物盡快混合；

（4）將爐膛溫度維持在一個適當(dāng)?shù)乃缴稀?/span>

目前已經(jīng)制造了這種新型燃燒器。這種燃燒器出口附近的穩(wěn)焰區(qū)很小，氣流在那里停留的時間很短。緊接著就是噴口的高速燃燒產(chǎn)物卷吸爐膛內(nèi)溫度較低的煙氣，使燃燒溫度降低。

4.采用催化燃燒  采用催化劑可以使燃燒反應(yīng)的溫度下降，從而減少氮氧化物的發(fā)生量，甚至有可能完全消除氮氧化物的產(chǎn)生。