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化工技术:有机废气焚烧炉中氮氧化物的生成机理及控制措施

2020-09-21 10:04:35

来源: www.qdf0605.com

作者:清道夫环保网

化工技术有机废气焚烧炉中氮氧化物的生成机理及控制措施

     氮氧化物,包括多种化合物,如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除二氧化氮以外,其他氮氧化物均极不稳定,遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮。

有机废气焚烧炉中(主要是蓄热焚烧炉和直燃炉)产生的NOx主要包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和少量的N2O等,其中NO占90%,NO2占5%~10%,N2O仅占1%左右。因此,NOx的生成与排放量主要取决于NO。

一、NOx生成机理
根据NOx生成机理,有机废气燃烧过程中所产生的NOx量与VOCs组分、燃烧方式、燃烧温度、过量空气系数以及烟气在炉膛停留时间等因素密切相关。燃烧产生NOx的主要机理有燃料型、热力型和快速型三种,其中快速型NOx生成量很少,可以忽略不计。
1、热力型
热力型NOx的生成是由空气中氮在高温条件氧化而成,生成量取决于温度。当T<1500℃时,NO的生成量极少,而当T>1500℃时,T每增加100℃,反应速率增大6~7倍。当温度足够高时,热力型NOx占总生成量的20%。
2、燃料型
燃料型NOx是燃料(包括废气中的可燃组分)中含氮化合物在燃烧过程中热分解且氧化而成的,与火焰附近的氧浓度密切相关,占总生成量的80%以上。
3、快速型

快速型NOx是由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOX,在通常炉温下,生成强度微不足道。

二、NOx控制措施
1、热力型
控制燃烧温度、适当控制停留时间可以有效降低热力型NOx的生成。
对于有机废气焚烧炉,特别是蓄热焚烧炉,由于焚烧温度较低,通常在900℃以下,因此热力型NOx(主要为NO)的生成量是极其微量的。
改善炉膛结构,避免局部高温区和死角的形成,可以避免热力型NOx的生成。
2、燃料型
对于有机废气焚烧炉,很少采用煤粉等含氮量较高的助燃燃料,大部分采用天然气或沼气,少部分为柴油或杂醇油等其他生物质燃料,因此助燃燃料产生的燃料型NOx相对很少。
废气中的含氮有机物是燃料型NOx的主要产生途径。如果废气组分中有含氮有机化合物,需要衡算氮元素的含量,以及对应生成的NOX的排放浓度和排放量,以决定是否需要进行烟气脱硝处理。
根据烟气中的氮氧化物浓度,通常采用选择性非催化还原脱硝(SNCR脱硝)或选择性催化还原脱硝(SCR脱硝)脱除烟气中的NOx。
3、快速型
在通常炉温下,生成强度微不足道,一般不需考虑。
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