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脱硝基础:高温陶瓷窑炉内NOx的生成机理

发布者:河北诚誉环境工程有限公司发表时间:2018-04-17
  早在90年代初期,国外陶瓷窑炉界就开始重视陶瓷窑炉中排出的NOx的污染这个问题,并企图从燃烧方式着手解决这个问题。我国近年来也开始逐步重视,科技界已有人跟踪国外,试图用脉冲燃烧来解决它;但陶瓷窑炉NOx的严重排放,不仅仅是改进燃烧系统就可以得到解决的问题,我们也进行过测试,同一种窑型,烧成不同的产品,其烟气中的NOx的含量就不同,窑内烧成气氛(氧化或还原)其所排放的烟气中NOx含量亦不同,故陶瓷窑炉中NOx的产生是一个系统工程。由此看来,研究陶瓷窑炉中NOx的生成与破坏机理,并在其基础上提出经济上、技术上可行的综合治理方案已迫在眉睫。
  燃烧矿物燃料如煤、原油、天然气等;生成氮氧化物污染有三种;即热力NOx,快速NOx,和燃料Nox[1~6]。
  1. 热力N0x
  关于热力NOx的生成机理是高温下空气的N2氧化形成NO;,其主成速度与燃烧温度有很大关系,当燃烧温度低于1400℃时热力NOx生成速度较慢,当温度高于1400℃反应明显加快,根据阿累尼乌斯定律,反应速度按指数规律增加。这说明,在实际炉内温度分别不均匀的情况下,局部高温的地方会生成很多的NOx;并会对整个炉内的NOx生成量起决定性影响。热力NOx的生成量则与空气过剩系数有很大关系,氧浓度增加,NOx生成量也增加。当出现15%的过量空气时,NOx生成量达到最大:当过量空气超过15%时。由于NOx被稀释,燃烧温度下降,反而会导致NOx生成减少。热力NOx的生成还与烟气在高温区的停留时间有关,停留时间越长,NOx越多。这是因为窑炉燃烧温度下,NOx的生成反应还未达到平衡,因而NOx的生成量将随烟气在高温区的停留时间增长而增加。至今认为研究得比较充分的是Zeldovick等人的生成理论,其主要反应如下:
  2. 快速NOx
  快速NOx是1971年Fenimore根据碳氢燃料预混火焰的轴向NOx分布实验结果提出的