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【專(zhuān)家解說(shuō)】：">液化石油氣低 NOx 燃燒技術(shù)探討
摘要： 摘要：隨著燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展，我國(guó)燃料結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，燃煤向燃?xì)廪D(zhuǎn)換，天然氣置 換人工煤氣，既滿(mǎn)足了人民生活水平提高的要求，也使環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善。 液化石油燃燒時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物引起的環(huán)境問(wèn)題以及對(duì)人體健康的危害及為嚴(yán)重， 可 導(dǎo)致人體中毒；對(duì)植物損害；形成酸雨、酸霧破壞森林植被，造成土壤酸化、貧瘠、物種 退化、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，還會(huì)使水體造成污染，魚(yú)類(lèi)死亡等等。為此，我們?cè)跐M(mǎn)足生活需求的同 時(shí)更要為保護(hù)我們共同的環(huán)境而有所警惕。 氣體燃料燃燒過(guò)程中， 為了滿(mǎn)足環(huán)保要求， 最復(fù)雜的問(wèn)題就是如何降低氮氧化物的生 成量。當(dāng)采用高溫預(yù)熱空氣時(shí)，一方面可使單位燃耗降低，從而污染物排放量相應(yīng)減少； 另方面可使局部火焰溫度升高而使 NOx 生成的燃燒方式，一是采用煙氣再循環(huán)燃燒法； 二是采用兩段式燃燒法；或者二者結(jié)合起來(lái)。 本文就針對(duì)于液化石油燃燒產(chǎn)生氮氧化物進(jìn)行研究討論， 對(duì)影響氮氧化物生成因素分 析，以達(dá)到降低氮氧化物生成量。
關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞： 生成量 燃?xì)?過(guò)程 造成 污染 1 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文
前 言
隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已 愈來(lái)愈受到人們的重視。在化工生產(chǎn)方面，液化石油氣經(jīng)過(guò)分離得到乙烯、丙烯、 丁烯、丁二烯等，用來(lái)生產(chǎn)合塑料、合成橡膠、合成纖維及生產(chǎn)醫(yī)藥、炸藥、染料 等產(chǎn)品。用液化石油氣作燃料，由于其熱值高、無(wú)煙塵、無(wú)炭渣，操作使用方便， 已廣泛地進(jìn)入人們的生活領(lǐng)域。此外，液化石油氣還用于切割金屬，用于農(nóng)產(chǎn)品的 烘烤和工業(yè)窯爐的焙燒等。 然而液化石油在燃燒的同時(shí)所產(chǎn)生的 NOx 還是給我們帶 來(lái)了諸多危害。 NOx 是氮氧化物的總稱(chēng)，通常包括 NO 和 NO2 等，大氣中的 NOx 來(lái)源于自然 和人為活動(dòng)的排放。人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的 NOx 每年約一億噸，主要是由于燃燒所致，而 在燃燒排出的煙氣中約 90%以上為 NO。NOx 對(duì)大氣環(huán)境以及人的生產(chǎn)生活環(huán)境都 有直接或者間接的影響， 如臭氧層的破壞、 酸雨、 森林及植被的衰減等都認(rèn)為與 NOx 排放有關(guān)。有些學(xué)者認(rèn)為，NOx 對(duì)于人類(lèi)健康以及環(huán)境的危害比 SOx 的更大。 本文章主要通過(guò)氮氧化物對(duì)人體和環(huán)境的危害著手，在燃燒過(guò)程中減少其生成 量，以保護(hù)我們的環(huán)境以及我們的身體健康。
2010 年 4 月 2 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文
第一章
概 述一 液化石油氣 1、性質(zhì) 液化石油氣是石油產(chǎn)品之一。英文名稱(chēng) liquefied petroleum gas，簡(jiǎn)稱(chēng) LPG。 理化特性 主要成分： 乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。 外觀(guān)與性狀： 無(wú)色氣體或黃棕色油狀液體, 有特殊臭味。 閃點(diǎn)(℃)： -74 引燃溫度(℃)： 426～537 爆炸上限%(V/V)： 33 爆炸下限%(V/V)： 5 2、用途 主要用途：用作石油化工的原料, 也可用作燃料。 是由煉廠(chǎng)氣或天然氣(包括油田伴生氣) 加壓、降溫、液化得到的一種無(wú)色、揮發(fā)性氣體。由煉廠(chǎng)氣所得的液化石油氣，主要成分 為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同時(shí)含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)。由天然氣所 得的液化氣的成分基本不含烯烴。 液化石油氣主要用作石油化工原料， 用于烴類(lèi)裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣， 可作 為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。其主要質(zhì)量控制指標(biāo)為蒸發(fā)殘余物和硫含量等，有時(shí)也控制 烯烴含量。 液化石油氣是一種易燃物質(zhì)， 空氣中含量達(dá)到一定濃度范圍時(shí)， 遇明火即爆炸。 一直以來(lái)， 液化石油氣就是燃?xì)夤?yīng)中不可缺少的重要組成部分， 特別是在城市煤氣管網(wǎng) 達(dá)不到的地方以及城市煤氣的發(fā)展不能及時(shí)滿(mǎn)足供應(yīng)的城鄉(xiāng)地區(qū)， 都需要大量使用液化石 油氣。3 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 二 氮氧化物 1、性質(zhì) 主要包括一氧化氮、二氧化氮和硝酸霧，以二氧化氮為主。一氧化氮是無(wú)色、 無(wú)刺激氣味的不活潑氣體，可被氧化成二氧化氮。二氧化氮是棕紅色有刺激性臭味 的氣體。 2、危害 氮氧化物可刺激肺部，使人較難抵抗感冒之類(lèi)的呼吸系統(tǒng)疾病，呼吸系統(tǒng)有問(wèn)題的 人士如哮喘病患者，會(huì)較易受二氧化氮影響。對(duì)兒童來(lái)說(shuō)，氮氧化物可能會(huì)造成肺 部發(fā)育受損。研究指出長(zhǎng)期吸入氮氧化物可能會(huì)導(dǎo)致肺部構(gòu)造改變，但目前仍未可 確定導(dǎo)致這種后果的氮氧化物含量及吸入氣體時(shí)間。 以一氧化氮和二氧化氮為主的氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個(gè)重要原 因.汽車(chē)尾氣中的氮氧化物與氮?dú)浠衔锝?jīng)紫外線(xiàn)照射發(fā)生反應(yīng)形成的有毒煙霧,稱(chēng) 為光化學(xué) 煙霧.光 化學(xué) 煙霧具有 特殊 氣味,刺 激眼睛,傷 害植物,并 能使大氣 能見(jiàn)度 降 低.另外,氮氧化物與空氣中的水反應(yīng)生成的硝酸和亞硝酸是酸雨的成分.大氣中的氮 氧化物主要源于化石 燃料的燃燒和植物體 的焚燒,以及農(nóng)田土壤 和動(dòng)物排泄物中含 氮化合物的轉(zhuǎn)化. 工業(yè)中主要適用氮?dú)馀c氮氧化物發(fā)生化學(xué)反映中和掉氮氧化物，氨氣與氮 氧化物分解反應(yīng)后產(chǎn)生氮?dú)馀c水，從而達(dá)到無(wú)污染排放?，F(xiàn)在主要應(yīng)用到取暖，供 電等等行業(yè)。但在輪船等行業(yè)中，還沒(méi)有較好的解決辦法（主要是氨氣制造比較困 難而攜帶氨氣罐又比較危險(xiǎn)） 。 3、產(chǎn)生來(lái)源 就全球來(lái)看，空氣中的氮氧化物主要來(lái)源于天然源，但城市大氣中的氮氧化物大多 來(lái)自于燃料燃燒，即人為源，如汽車(chē)等流動(dòng)源，工業(yè)窯爐等固定源。 據(jù)計(jì)算，各種燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物量為： 1 噸天然氣，6.35 公斤 1 噸石油， 9.1-12.3 公斤 1 噸煤， 8-9 公斤 而以汽油、柴油為燃料的汽車(chē)，尾氣中氮氧化物的濃度相當(dāng)高。在非采暖期， 北京市一半以上的氮氧化物來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)排放。 4 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 氮氧化物與空氣中的水結(jié)合最終會(huì)轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，隨著降水和降塵從空 氣中去除。硝酸是酸雨的原因之一；它與其它污染物在一定條件下能產(chǎn)生光化學(xué)煙 霧污染。 北京市目前從防止機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染入手，防治措施有強(qiáng)制安裝機(jī)外凈化器；嚴(yán) 格控制新車(chē)污染；推廣使用清潔燃料等等。 室內(nèi)空氣中的氮氧化物污染主要來(lái)自室外空氣污染。 三 燃?xì)馕：坝绊懸蛩?任何燃?xì)馊紵O(shè)備在供給熱能的同時(shí)， 都要產(chǎn)生大量煙氣 p 煙氣中的有害成分會(huì)直接 污染大氣或首先污染室內(nèi)空氣而后再污染大氣。 燃?xì)馊紵a(chǎn)生的煙氣中的污染物質(zhì)主要有 CO、SO2 和 NOx，其中 CO 和 SO2 對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的危害已廣為人知，人們通過(guò)來(lái)取 各種措施，有效地降低了 CO 和 SO2 的生成。NOx 對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人類(lèi)健康的危害，本 世紀(jì)四十年代才引起科學(xué)家的注意。NOx 包括 NO、NO2，N2O、N2O3,N2O4、N2O5 等，煙氣 中的 NOx 主要是 NO 和 NO2。NO 的毒性很大，它極易與血液中的血色素 Hb 結(jié)合，造成血液 缺氧而引起中樞神經(jīng)麻痹，NO 與血紅蛋白的親合能力約為 CO 的數(shù)百倍至千倍。NO2 是黃 棕色有刺激性氣味的氣體，毒性比 NO 高 4—5 倍，它能刺激呼吸系統(tǒng)，引起肺氣腫。人在 NO2 濃度為 16．9ppm 下暴露 10 分鐘，就會(huì)產(chǎn)生呼吸困難和支氣管痙攣現(xiàn)象，NO2 濃度為 90—100ppm 時(shí)，接觸三小時(shí)即可致人死亡。NOx 不僅造成一次污染，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次 污染， 排放到大氣中的 NOx 遇到碳?xì)浠衔飼r(shí)， 在太陽(yáng)光中紫外線(xiàn)的作用下發(fā)生光化學(xué)反 應(yīng)，生成具有刺激性的淺藍(lán)色煙霧，造成嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧污染。此外，由氮氧化物生成 的硝酸與氧化硫生成的硫酸等一起將形成酸雨。 光化學(xué)煙霧污染和酸雨不僅對(duì)人有嚴(yán)重危害，對(duì)植物、建筑物、水源等都有嚴(yán)重的污 染和損害?？梢?jiàn)，NOx 對(duì)環(huán)境污染及人體健康的危害是極其嚴(yán)重的。 大氣中的 NOx 主要來(lái)自燃料燃燒， 因此控制燃燒過(guò)程 NOx 的生成與排放是保護(hù)環(huán)境的 根本方法。降低燃?xì)庥镁?NOx 的生成與排放，以保護(hù)環(huán)境質(zhì)量，是急待解決的問(wèn)題。一些 發(fā)達(dá)國(guó)家早在七十年代就開(kāi)始制定燃?xì)庠O(shè)備 NOx 的排放標(biāo)準(zhǔn)，如 80 年代初美國(guó)和日本對(duì) 小型燃?xì)忮仩t制定的 NOx 的排放標(biāo)準(zhǔn)為 100ppm 和 150ppm。我國(guó)雖于 1982 年制定了大氣 5 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)， 但尚未就燃?xì)庠O(shè)備 NOx 的排放制定標(biāo)準(zhǔn)， 但越來(lái)越多的業(yè)內(nèi)人士已開(kāi)始呼 吁。 影響 NOx 生成的因素有很多，不同燃?xì)鈿赓|(zhì)對(duì) NOx 生成有重要的影響，在焦?fàn)t氣、天 然氣、液化石油氣三種氣源中，燃燒液化石油氣產(chǎn)生的 NOx 最多，其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它兩 種氣體。因此，減少液化石油氣燃具 NOx 的排放量更具有重要的意義。 第二章 NOx 分析 一 NOx 的生成機(jī)理 煙氣中的 NOx 主要是 NO，約占 90％左右，排入大氣后部分再氧化成 NO2，故研究 NOx 的生成機(jī)理，主要是研究 NO 的生成機(jī)理。NO 的生成形式有燃料型、溫度型和快速溫度型 三種。 燃燒過(guò)程生成的 NO， 主要是溫度型 NO(T—NO)， 還有一部分快速溫度型 NO(P—NO)， 亦稱(chēng)瞬時(shí) NO。 1、 T—NO 生成機(jī)理 T—NO 是空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诟邷叵律傻模渖蓹C(jī)理是由前蘇聯(lián)科學(xué)家 Zeldvich 于 1964 年提出的。當(dāng)燃?xì)夂涂諝獾幕旌蠚馊紵龝r(shí)，生成 NO 的主要反應(yīng)過(guò)程如 下： N2+O＝NO+N ⑴ N+O2=NO+O ⑵ 按化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和 Zeldvich 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，NO 的生成速度可以表示為： ⑶ 6 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 式中：[NO]，[N2]，[O2]-NO，N2，O2 的濃度(gmol/cm2) t 一時(shí)間(s) T 一反應(yīng)絕對(duì)溫度(K) R 一通用氣體常數(shù)(J／gmol．K) 對(duì)氧氣濃度大，燃料少的預(yù)混合火焰，用(3)式計(jì)算的 NO 生成量，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際 結(jié)果相當(dāng)一致。但在小于化學(xué)當(dāng)量比，即燃料過(guò)濃時(shí)，還存在下述反應(yīng)： N+OH=NO+H 從(3)式可知，NO 生成速度與 T、[N2]、[O2]有關(guān)，由于燃?xì)庠诳諝庵腥紵龝r(shí)，氮?dú)?濃度變化很小， 故[N2]對(duì) NO 生成速度影響很小， (3)式中[O2]取決于燃燒過(guò)程中燃?xì)馀c空 氣的當(dāng)量比，所以燃燒過(guò)程的溫度及當(dāng)量比對(duì) NO 的生成影響很大，如圖 l、圖 2 所示： 當(dāng)燃燒溫度低于 1500 攝氏度時(shí)， T—NO 生成量極少， 當(dāng)燃燒溫度高于 1500 攝氏度時(shí)， T—NO 生成量明顯增大。由圖 1、圖 2 可見(jiàn)，溫度每增加 100K， NO 生成速度約增大 5 倍， NO 的生成量在燃料過(guò)多時(shí)，隨氧氣濃度增大而成比例增大。燃燒溫度在當(dāng)量比等于 1 附 近出現(xiàn)最大值，相應(yīng)的 NO 的生成速度也達(dá)到最大值。在過(guò)量空氣系數(shù)遠(yuǎn)離 1 時(shí)，NO 的生 成速度將急劇降低。同時(shí) NO 的生成量隨煙氣在高溫區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間增加而增大。 另外，由于(1)式即原子氧哦 O 和氮分子 N，反應(yīng)的活化能比原子氧和燃料中可燃成 分反應(yīng)的活化能大，故 NO 的生成速度比燃燒反應(yīng)慢，所以在火焰中不會(huì)生成大量的 NO， NO 的生成過(guò)程是在火焰帶的后端進(jìn)行的，也就是說(shuō)在火焰下游大量生成的。 綜上所述，影響 T—N0 生成的主要因素是溫度、氧氣濃度和停留時(shí)間。 2、 P—NO 生成機(jī)理 快速溫度型 NO 是碳?xì)湎等剂显谶^(guò)量空氣系數(shù)為 0．7—0．8 并預(yù)混燃燒時(shí)生成的，其 生成地點(diǎn)不是在火焰面的下游，而是在火焰內(nèi)部。它的生成機(jī)理至今還沒(méi)有明確的結(jié)論。 Bowman 認(rèn)為 P—NO 的產(chǎn)生，是由于氧原子濃度遠(yuǎn)超過(guò)氧分子離解的平衡濃度的緣故 7 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 Fenimore 認(rèn)為 P—NO 是在碳?xì)浠衔锶剂线^(guò)濃燃燒時(shí)， 先通過(guò)燃料產(chǎn)生的 CH 原子團(tuán)撞擊 N2 分子，生成 CN 類(lèi)化合物，生成的中間產(chǎn)物 N、CN、NCH 等，再進(jìn)一步被氧化而生成 NO。 通常，P—NO 的生成量受溫度影響不大，且比 T—NO 生成量小一個(gè)數(shù)量級(jí)。 3、 F—NO 的生成 F—NO 是以化合物形式存在于燃料中的氮原子，在燃燒過(guò)程中被氧化而生成的。燃料 中的氮比空氣中的氮更容易生成 NO，其生成溫度為 600℃—700℃。氣體燃料燃燒，由于 其氮含量很低，燃燒過(guò)程所生成的燃料型 NO 很少，可以忽略不計(jì)。 4 、NO，的生成 NO2 是由 NO 氧化而成，其過(guò)程按如下反應(yīng)進(jìn)行： NO 十 HO2=NO2+OH (5) 一般在預(yù)混火焰及擴(kuò)散火焰的反應(yīng)區(qū)或火焰面下游的低溫區(qū)能檢測(cè)出 NO2 的存在， 而 火焰面下游的高溫區(qū)產(chǎn)生極少。大量的 NO 轉(zhuǎn)化為 NO2 是在煙氣排入大氣后進(jìn)行的。⑹ 上式反應(yīng)速度與空氣中 NO 的濃度關(guān)系很大，濃度高則 NO2 轉(zhuǎn)化快，否則轉(zhuǎn)化慢。 二 燃?xì)馊紵龝r(shí) NOx 的抑制方法 燃?xì)庵械繕O小， 燃燒時(shí)幾乎沒(méi)有燃料型 NOx 產(chǎn)生， 快速型 NOx 的生成量比溫度型 NOx 小一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此降低煙氣中的 NOx 排放主要應(yīng)抑制 T—NOx 的生成。根據(jù) T—NOx 的生成機(jī)理，其相應(yīng)的抑制手段有： (1)降低燃燒溫度，注意減少燃燒局部高溫區(qū)； (2)降低氧氣濃度； (3)使燃燒過(guò)程在遠(yuǎn)離理論空氣比條件下進(jìn)行； (4)縮短煙氣在高溫區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間。 8 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 三 NOx 生成影響因素的實(shí)驗(yàn)及理論分析 影響 NOx 生成的因素有很多， 本文對(duì)一次空氣系數(shù)、 火孔形狀與 NOx 生成的關(guān)系進(jìn)行 研究， 研究如下圖所示 表 1 a NOx(ppm) q(W/mm2) 0.348 0.553 0.694 0.830 1.044 25.51 33.52 33.52 46.19 48.04 1.1 不同火孔熱強(qiáng)度 NOx 的排放量 1.2 1.4 1.5 1.7 21.88 31.67 71.5 61.05 112.24 11.42 24.41 59.74 58.58 73.53 9.91 17.4 34.42 36.66 42.06 7.18 12.4 12.57 15.78 17.71 9 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 過(guò)?？諝庀禂?shù) 圖 1 不同火孔熱強(qiáng)度 NOx 排放量 本試驗(yàn)所用氣源為液化石油氣，燃燒器為大氣式(為設(shè)計(jì)計(jì)算方便，選用純丙烷氣)， 壓力為 3KPa，熱負(fù)荷為 11KW，燃燒氣分內(nèi)外兩圈，火孔采用豎向矩形狀，內(nèi)側(cè)開(kāi)孔，火 孔不易堵塞，且有利于熱效率的提高。 1 、混合特性對(duì) NOx 生成量的影響 氣體燃料預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒的 NOx 生成特性不同， 從降低生成量的角度看， 預(yù)混燃 燒比擴(kuò)散燃燒有優(yōu)越性。 預(yù)混火焰中 NOx 生成量受空氣、燃?xì)饣旌媳雀淖兌鸬臏囟群?O2 濃度變化的綜合 影響。 對(duì)試驗(yàn)中內(nèi)外圈調(diào)風(fēng)板不同開(kāi)度下 NOx 及 CO 生成量進(jìn)行測(cè)試， 結(jié)果如下表： (所測(cè)得 的值均已換算到過(guò)?？諝庀禂?shù)為 1.0 的狀態(tài)， 并以干煙氣計(jì)， 對(duì)不同調(diào)風(fēng)板開(kāi)度下的混合 氣進(jìn)行取樣，用色譜分析混合氣成分，計(jì)算出一次空氣系數(shù)) 10 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 表 2 不同內(nèi)外圈開(kāi)度下 NOx 及 CO 生成量 內(nèi)圈調(diào)風(fēng) 板開(kāi)度一次空 氣系數(shù) a)外因 調(diào)風(fēng)板開(kāi)(一次 空氣系數(shù) a1) 1/3(0．44 69) 1/2(0．51 47) 2/3(0．55 83) 1(0． 7174) 73 ．5 72 ．7 81 ．9 79 ．4 58．2 74．1 59 ．3 58 ．2 62 ．5 63 ．8 72 ．6 68 ．3 78 ．9 77 ．7 56． 6 76．4 71 ．5 53 ．2 67 ．6 62 ．8 x NO CO NOx CO NOx CO NOx CO 1/3(0.6987) 1/2(0.7006) 2/3(0.7275) 1(0.8219) 52．9 69．9 46． 7 75．8 65．5 78．9 63． 2 76．6 56．5 77．7 55． 9 85．7 從表中數(shù)據(jù)可以看出，外圍一次空氣系數(shù)在 0．56-0.72 之間變化時(shí)，NOx 生成量變 化不大，隨著外圈一次空氣系數(shù)從 0．55 降到 0．45，NOx 的生成量先下降后升高，最低 點(diǎn)在外圈一次空氣系數(shù)為 0．51 處出現(xiàn)。內(nèi)圈調(diào)風(fēng)板從 1／3 開(kāi)度升到 1／2 開(kāi)度，一次空 氣系數(shù)增加很 小，當(dāng)內(nèi)圈調(diào)風(fēng)板從 1／2 開(kāi)度升到全開(kāi)時(shí)，一次空氣系數(shù)從 0．70 增加到 0．82， NOx 生成量隨一次空氣系數(shù)加大呈增加趨勢(shì)。可見(jiàn)，一次空氣系數(shù)對(duì) NOx 生成影響很大， 必須合理選取。從表中數(shù)據(jù)看，CO 的生成量都在幾十 ppm 之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)要求。 2 、矩形火孔對(duì)降低 NOx 生成量的作用 11 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 理論分析和試驗(yàn)觀(guān)察， 豎向矩形火孔有利于降低 NOx 的生成量。 當(dāng)豎向矩形火孔燃燒 時(shí)，外火孔與內(nèi)圈燃燒器頭部外側(cè)之間、內(nèi)火孔與中心軸線(xiàn)之間都存在一溫度場(chǎng)，它們之 間的距離越大，溫度梯度越小，距離越小，溫度梯度越大，但是，在逼近火焰面處，無(wú)論 距離大小，溫度梯度都非常大。齊浮升力的作屈下，煙氣向上運(yùn)行，同時(shí)，由于吸附效應(yīng) 及濃度擴(kuò)散原理，煙氣貼著火孔壁向上運(yùn)行。因此，由于這種煙氣的擾動(dòng)作用，火焰溫度 降低，從而抑制了的 NOx 生成。隨著內(nèi)外圈環(huán)縫、內(nèi)圈火孔與中心軸線(xiàn)之間的距離加大， 擾動(dòng)作用減小，內(nèi)外圈環(huán)縫、內(nèi)圈火孔與中心軸線(xiàn)之間的距離越小，擾動(dòng)作用增加，但距 離過(guò)小，二次空氣二次空氣不足將導(dǎo)致 CO 的大量產(chǎn)生，因此，合理選取豎向矩形火孔的 長(zhǎng)度、內(nèi)外圍燃燒器頭部直徑對(duì)控制 NOx 面積過(guò)小，及 CO 的產(chǎn)生都是至關(guān)重要的。通過(guò) 對(duì)人工煤氣、天然氣、液化石油氣三種氣體的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)豎向矩形火孔對(duì)降低液化石油氣 燃具的 NOx 生成量效果尤為顯著。 第三章 結(jié)論與建議 1、合理選擇一次空氣系數(shù)將降低預(yù)混火焰的 NOx 生成量； 2、 豎向矩形火孔有利于降低 NOx 生成量， 特別是對(duì)降低液化石油氣燃具 NOx 的排放， 效果顯著。同時(shí)，應(yīng)注意豎向矩形火孔長(zhǎng)度、內(nèi)外圈頭部直徑的選取。 3、影響 NOx 生成的因素有很多，有些因素不但影響 NOx 生成，且對(duì) CO 及熱效率也有 影響，因此，設(shè)計(jì)液化石油氣低 NOx 燃具時(shí)必須綜合考慮 NOx CO 及熱效率三方面的關(guān)系， 以獲取最佳綜合效果。 4、利用循環(huán)流化床燃燒技術(shù) 12 吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 優(yōu)點(diǎn)：能夠較好地解決我國(guó)鍋爐煤種供應(yīng)多變、原煤直接燃燒比例高等問(wèn)題，并且能切 實(shí)地體現(xiàn)其重大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。 循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)有以下幾條。 （1）循環(huán)流化床燃燒屬低溫及分級(jí)配風(fēng)燃燒，氮氧化物排放遠(yuǎn)低于煤粉爐，采用低溫 和分級(jí)燃燒技術(shù)可使 NOX 濃度<200uL/L。 （2）可實(shí)現(xiàn)在燃燒過(guò)程中直接脫硫。循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度水平在 850～900℃范圍 內(nèi)，可以直接向爐膛內(nèi)加入石灰石進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，脫硫效率高且技術(shù)設(shè)備經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，當(dāng)鈣 硫比為 1.5～2.0 時(shí)，脫硫率可達(dá) 90%以上，脫硫生成的 CaSO4 混入灰渣中，可直接加以 利用，沒(méi)有二次污染。 （3）燃燒穩(wěn)定，燃料適應(yīng)性廣，燃燒制備和給料系統(tǒng)簡(jiǎn)單。循環(huán)流化床由于存在熾熱 的密相區(qū)，燃燒穩(wěn)定性好，并且可燃用各種燃料，特別是其他爐型不能燃用的劣質(zhì)燃料， 如煤矸石、油母頁(yè)巖、無(wú)煙煤、焦炭末、石油焦和高硫煤等低熱值或高硫劣質(zhì)燃料，以及 難燃和低灰熔融性的燃料。 （4）燃燒強(qiáng)度高，燃燒效率高。循環(huán)流化床運(yùn)行時(shí)氣流速度較高，氣固間發(fā)生強(qiáng)烈的 熱量和質(zhì)量交換， 大大強(qiáng)化了爐內(nèi)的傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。 循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相的熱容量大， 截面負(fù)荷可達(dá) 6MW/m2。 物料通過(guò)分離器多次循環(huán)返回爐內(nèi)， 延長(zhǎng)了顆粒的停留和反應(yīng)時(shí)間， 保證了燃燒效率。 （5）排渣活性好，易于實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，無(wú)二次灰渣污染。 （6）負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，低負(fù)荷可降到 30%左右。調(diào)節(jié)速度快，每分鐘可達(dá) 5%～10%。 循環(huán)流化床燃燒的主要缺點(diǎn)：爐膛高大，初期投資高，分離循環(huán)率系統(tǒng)較復(fù)雜，系統(tǒng)阻 力大，自耗電高等。 循環(huán)流化床燃燒技術(shù)主要應(yīng)用于 SO2 和 NOX 排放控制嚴(yán)格、燃料供應(yīng)品質(zhì)波動(dòng)大、負(fù) 荷變化頻繁波動(dòng)幅度大等條件下。 結(jié)合技術(shù)發(fā)展和能源資源情況， 我國(guó)循環(huán)流化床燃燒技 術(shù)目前主要可用于清潔火力發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、劣質(zhì)燃燒利用及城市集中供熱等方面。