氣體燃料再燃對NOx還原的影響 （一）

作者: 鐘北京　傅維標(清華大學(xué)工程力學(xué)系)
【摘要】氣體燃料再燃是研究較多的降低煙氣中NOx含量最有效的方法之一。本文以典型的一次燃燒區煙氣成分為模擬煙氣，研究了不同的氣體燃料(CH4，C2H2和C2H4)作為再燃燃料時(shí)，再燃區燃燒工況(空氣過(guò)量系數和再燃溫度)對NOx再燃過(guò)程和NOx還原率的影響。通過(guò)計算發(fā)現，不同組分的氣體燃料、再燃區空氣過(guò)量系數及再燃區溫度對NOx的再燃過(guò)程和NOx還原率都有重要的影響。

　1　引言

　　自從1983年三菱重工利用再燃技術(shù)成功降低煙氣中NOx排放以后［1］，燃料再燃就成為降低NOx排放的諸多爐內方法中最有效的措施之一。許多研究結果表明，燃料再燃可使NOx的排放量降低50%以上［2］。在研究中發(fā)現，再燃燃料的種類(lèi)對NOx的再燃率有重要的影響。在已有的報道中，氣體燃料(尤其是天然氣)是被認為最好、因而被采用最多的再燃燃料之一。NOx的再燃機理是燃料分解出來(lái)的碳氫基(CHi)與NOx反應，從而使NOx還原成N2。雖然稍后也有煤或煤焦作為再燃燃料的報道［3］，但研究氣體燃料作為再燃燃料是最為簡(jiǎn)單的，而且氣體燃料也可以模擬煤作為再燃燃料時(shí)揮發(fā)份對NOx的均相反應。本文通過(guò)化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)模型的計算，研究了不同氣體燃料和再燃區的燃燒工況(如溫度和空氣過(guò)量系數)對煙氣中NOx的再燃過(guò)程和NOx還原率的影響。

2　計算模型簡(jiǎn)介

　　燃料再燃又稱(chēng)燃料分級，實(shí)際上是把爐內燃燒過(guò)程沿爐膛高度分為如下三個(gè)不同的燃燒區(如圖1所示)。第一燃燒區：這是主燃燒區，約有80%的燃燒在該區燃燒，其空氣過(guò)量系數大于1.0。由于該區氧氣充足，火焰溫度較高，因此將形成較多的NOx。此外，如果在該區沒(méi)有足夠的停留時(shí)間，將有一定量的未完全燃燒產(chǎn)物與NOx一起進(jìn)入再燃區。第二燃燒區：這是再燃區，再燃燃料在空氣不足的條件下噴射到第一燃燒區的下游，形成碳氫基(CHi)，從而使來(lái)自第一燃燒區的NOx還原。第三燃燒區：這是燃盡區，在該區加入空氣，形成富氧燃燒區，使所有的未完全燃燒產(chǎn)物燃盡。

圖1　再燃過(guò)程示意圖

　　本文計算的物理對象是第二燃燒區，即再燃區。來(lái)自第一燃燒區的模擬煙氣成分為：CO2＝16.8％，O2＝1.95％，NO＝0.1％和平衡氣體N2。計算中選擇了低分子量的烴類(lèi)燃料作為再燃燃料，它們分別是：CH4，C2H2，C2H4。通過(guò)計算分析，研究了所選擇的三種氣體燃料在不同的再燃工況下對NOx還原率的影響。計算中使用了在文獻［4］中進(jìn)行過(guò)詳細討論的化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)模型，該模型包含30種組分的118個(gè)可逆反應(附錄A)。計算中使用的再燃區空氣過(guò)量系數為0.2～1.0，再燃區溫度為1100℃～1300℃。

附錄A　化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)機理
反應動(dòng)力學(xué)常數公式：k=A.TN.exp(-E/RT)
單位：mol, m3, s, K和cal/mol

　

化學(xué)反應方程

A

N

E

1

H2＋OH＝H2O＋H

．1170E＋04

1．3000

．3650E＋04

2

H＋O2＝OH＋O

．1900E＋09

．0000

．1690E＋05

3

H2 O=OH H

.1820E 05

1.0000

.8960E 04

4

H O2 M=HO2 M

【氣體燃料再燃對NOx還原的影響 一】相關(guān)文章：

堿度對硫酸鹽還原效率及微生物群落動(dòng)態(tài)的影響03-02

文學(xué)還原為語(yǔ)言03-21

成本還原方法新探01-07

中國思想與現象學(xué)還原03-19

對本錢(qián)計算中本錢(qián)還原方法的探討03-29

化學(xué)還原制作納米銀粉研究論文11-16

信息管理對市場(chǎng)銷(xiāo)售的影響(一)03-08

對成本計算中成本還原方法的探討03-19

維特根斯坦式的“現象學(xué)還原”03-19