燃料分级燃烧对降低NOx的化学反应机理

电力18讯：    1燃料分级燃烧降低NOx的基本原理

　　　　NOx在遇到烃根CHi、未完全燃烧产物CO、C和未完全燃烧中间产物HCN基团、NHi基团时， 会被还原为N2。这就是燃料分级燃烧降低NOx的基本原理。据此，将整个炉膛分为三个区：主燃区，再燃区与燃尽区。将占入炉总热量80％～85％的燃料送入α＞1的主燃区，使燃料中的氮尽可能的转化为NOx。其余占入炉总热量15％～20％的燃料送入主燃区上部的再燃区，在α＜1的条件下形成还原性气氛，使得在主燃区中生成的NOx在再燃区中被还原成氮分子，同时抑制新的NOx的生成，使NOx的排放浓度进一步降低。借助在再燃区上方布置的“火上风” 喷口形成的燃尽区，使在再燃区的未完全燃烧产物得以燃尽。

　　2燃料分级燃烧降低NOx的化学反应机理

　　　　国内外众多学者经过多年的研究，对基元反应的认识取得了较大的进展，但是总的来说至今仍没有达成相对统一的观点。

　　　　大部分学者认为，对于不同的再燃燃料，在还原性气氛下生成的烃根CHi、焦炭和未完全燃 烧中间产物HCN基团，以下两个主要反应控制着燃料分级燃烧降低NOx排放的水平：

　　　　C，CH，CH2＋ＮＯ→HCN＋…(1)

　　　　HCN＋O，OH→N2＋…(2)

　　　　Thorne基于对一组163步基元反应机理的敏感性分析指出，敏感系数最大的两个反应为：

　　　　H＋O2→OH＋O(3)

　　　　C，CH，CH2＋NO→HCN＋…(4)

　　　　并指出CH2对还原NO的反应不是很重要。Chen和Ma的研究结果表明CH2与CH对NO的还原作用一样重要。

　　　　Wendt则强调燃料分级降低NOx排放机理中，HCN是一种十分重要的中间产物，并认为在富燃料情况下有以下反应：

　　　　CHi＋NO→HCN＋…(5)

　　　　然后HCN通过如下的反应还原为N2：

　　　　HCN＋Ｏ→NCO＋H(6)

　　　　NCO＋H→NH＋CO(7)

　　　　NH＋H→N＋H2(8)

　　　　N＋NO→N2＋O(9)

　　　　在贫燃料情况下，烃根通过下式氧化为CO：

　　　　CHi＋O→CO＋H＋…(10)

　　　　并进一步指出反应（5）和（10）具有相互竞争性。

　　　　Wendt同时还认为部分再燃燃料在还原性气氛下的中间产物氨基也是还原主燃区内已生成NOx的一个重要途径：

　　　　NO＋NHi→N2＋…(11)

　　　　由此，再燃燃料在还原性气氛下对主燃区煤粉燃烧生成的氮氧化物的还原反应中，再燃燃料 中产生的中间产物氰基、氨基和烃根等起到分解氮氧化物的作用。同一再燃燃料中烃类物质在燃料的贫富气氛中起到完全不同的作用。实际应用中应使再燃区内各处处于还原性气氛，并尽量使烃根CHi与NO相接触，避免CHi与O接触，以保证燃料分级燃烧对降低NOx排放的效果。燃料分级燃烧降低NOx的机理仍需进一步进行研究。