烧结过程中氮氧化物生成机理及控制

浅析煤粉燃烧过程中NOX产生机理和控制技术摘要：很多工业的发展都离不开煤粉，煤粉通过燃烧产生大量的热能应用于工业生产中可以大大提高生产力。

在煤粉燃烧的过程中，煤粉与空气发生剧烈摩擦并且在高温的条件下会生成一种产物--NOX。

NOX简单理解来说就是氮氧化物，这种物质的产生对于环境来说有很强的破坏。

本文主要针对煤粉燃烧过程中NOX产生机理和控制技术的相关内容进行分析。

关键词：煤粉燃烧；NOX；产生机理；控制技术引言：由于工业文明的发展，各种工业行业都呈现在出发展的态势。

在工业的发展过程中很多是以环境为代价进行的，环境的污染问题越来越严重。

煤粉是工业燃烧的主要原料之一，燃烧生成的氮氧化物也是比较多的，只有详细分析出氮氧化物产生的机理，才能制定相应的控制技术。

一.NOX的产生的和危害NOX的产生主要是煤粉等化石燃料在有空气的条件下发生剧烈摩擦从而生成的，氮氧化物包含的种类也比较多，比如在生活中常见的一氧化氮，二氧化氮等。

氮氧化物的存在会造成很大的危害，主要体现两方面，一方面是对人体，一方面是对环境。

对于人体来说，氮氧化物的含量如果偏低，可能会造成头晕头疼等微微不适的状况，如果氮氧化物的含量超过了一定的标准，会造成人瞬间死亡。

长时间在含有氮氧化物的环境中生活，对于人的身体健康也会造成影响。

对于环境来说，氮氧化物的存在可能会破坏生态环境的平衡，而且对于臭氧层会有一定的破坏作用，酸雨就是氮氧化物导致的。

而且氮氧化物的对于光线也有一定的遮挡作用，形成一定的烟雾，阻碍人们的出行。

二.NOX产生机理氮氧化物的产生是由化石燃料在燃烧过程中产生的，根据其具体的产生机理主要有三种：和温度具有密切关系的热力型；和燃料浓度有密切关系的快速型；和氮的分解温度有密切关系的燃料型。

这三种产生机理是现存的氮氧化物产生的主要来源，接下来进行具体的分析。

（1）和温度具有密切关系的热力型热力型的产生机理理解起来是比较容易的，在煤粉燃烧的过程中，温度是很高的，温度有一个分界点，这个分界点主要是一千五百摄氏度，温度在一千五百摄氏度以下产生的氮氧化合物比较少，温度一旦超过一千五百摄氏度，氮氧化合物产生的效率大大增加，并且随着温度的升高产生的速度越来越快。

燃烧过程中氮氧化物的生成机理一、本文概述氮氧化物（NOx）是燃烧过程中产生的一类重要污染物，对人类健康和环境质量构成了严重威胁。

本文旨在深入探讨燃烧过程中氮氧化物的生成机理，为有效控制其排放提供理论基础。

文章首先概述了氮氧化物的主要来源和危害，然后详细介绍了燃烧过程中氮氧化物的生成途径，包括热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx的生成过程。

接着，文章分析了影响氮氧化物生成的主要因素，如燃烧温度、氧气浓度、燃料种类等。

在此基础上，文章探讨了降低氮氧化物排放的技术措施，如低氮燃烧技术、烟气脱硝技术等。

文章对氮氧化物生成机理的未来研究方向进行了展望，旨在为燃烧过程氮氧化物减排技术的研发和应用提供有益参考。

二、氮氧化物的生成途径氮氧化物的生成主要发生在高温、富氧的燃烧环境中，其生成途径主要分为三种：热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。

热力型NOx：在高温条件下，空气中的氮气与氧气直接发生反应，生成NO，这是热力型NOx的主要生成方式。

这种反应通常在燃烧区域的温度高于1500℃时发生，且随着温度的升高，NO的生成速率会显著增加。

快速型NOx：快速型NOx主要在碳氢燃料浓度较高的区域生成，其中燃料中的碳氢化合物与氮气、氧气以及羟基自由基（OH）等发生反应，生成NO。

这种反应方式在火焰前锋的富燃料区域中特别显著，因为这里的碳氢化合物浓度最高。

燃料型NOx：燃料型NOx的生成与燃料中的氮元素有关。

在燃烧过程中，燃料中的氮元素首先被氧化为氨（NH3）和氰化氢（HCN）等中间产物，这些中间产物再进一步与氧气反应生成NO和NO2。

燃料型NOx的生成量取决于燃料的种类和燃烧条件，如火焰温度、氧气浓度以及燃料与氧气的混合程度等。

在燃烧过程中，这三种NOx生成途径可能同时发生，但在不同的燃烧条件和燃料类型下，它们对总NOx生成量的贡献可能会有所不同。

例如，在燃气轮机和高温工业锅炉中，热力型NOx是主要的NOx生成途径；而在柴油机和某些燃煤锅炉中，燃料型NOx的贡献可能更为显著。

烧结(球团)工艺过程氮氧化物产生及控制刘树根;宁平;李婷【摘要】对某大型钢铁企业三条烧结生产线与一条球团生产线NOx产生情况进行了对比研究,提出了烧结(球团)烟气NOx控制策略.烧结(球团)烟气中的氮氧化物均以NO为主,占NOx总量的比例不低于94％.在温度降低、混合时间延长的特定环境下,高温烟气中的NO能转化为其他含氮气体组分,NOx总量呈下降趋势.球团生产时,因高炉煤气、焦炉煤气含氮而产生的燃料型NOx占烟气氮氧化物排放总量的16.5％,以温度型NOx产生为主;烧结生产工艺中,固体燃料煤或焦末中氮含量高达0.83％～ 1.26％,烟气中氮氧化物产生以燃料型NOx为主,占烟气中NOx总量的比例不低于80％.烧结(球团)烟气中NOx浓度随烧结机上料量增加呈明显上升趋势.鉴于我国目前仍缺乏成熟的烧结(球团)烟气脱硝末端治理技术与工程应用案例,加强生产过程控制是实现烧结(球团)烟气氮氧化物达标排放的重要举措.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2016(035)003【总页数】6页(P17-22)【关键词】烧结;球团;烟气脱硝;温度型NOx;燃料型NOx【作者】刘树根;宁平;李婷【作者单位】昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650500;昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650500;昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650500【正文语种】中文【中图分类】X511目前，我国钢铁行业氮氧化物控制面临严峻压力。

一方面，《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)规定：自2015年1月1日起，现有及新建钢铁企业烧结(球团)设备执行更严格的氮氧化物排放浓度限值300 mg/m3；另一方面，我国现有钢铁企业虽已基本建成烟气脱硫设施，但烧结(球团)烟气脱硝方面的基础研究及工程应用明显滞后[1～3]。

整体来讲，烟气脱硝技术可分为催化还原法[4～6]、物理吸附法[7～9]、氧化—吸收法[10～13]、循环流化床法[14]、高能电子氧化法等主要类型。

烧结砖窑炉氮氧化物的产生及控制一、NOx（氮氧化物）中国是一个以煤炭为能源的国家，煤在一次能源中占75%，其中84%以上是通过燃烧方式利用的。

NOx是煤与空气在高温燃烧时产生的，是造成大气污染的主要污染源之一。

其主要危害有：对人体健康的直接危害，主要影响呼吸系统；对植物有损害；参与形成光化学烟雾，形成酸雨，污染环境；N2O（一氧化碳）是一种温室气体，会破坏环臭氧层。

二、NOX产生机理煤在燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，其生成量和排放量与燃烧方式、特别是烧成温度和空气过剩系数等密切相关。

NOX生成途径主要有燃料型、热力型和快速性三种方式。

其中快速型生成量很少，可以忽略不计。

1、热力型NOX指空气中的氮气和氧气在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的一氧化氮和二氧化氮总和。

其反应式为：N2+O2=2NO2NO+ O2=2NO2当燃烧区域温度低于1000℃时，一氧化氮的生成量较少，而温度在1300~1500℃时，一氧化氮的浓度为500~1000ppm，而且随温度的升高，NOX的生成速度按指数规律增加。

当温度足够时，热力型NOX可达20%。

因此温度对热力型NOX的生成具有绝对性作用，过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOX的生成有很大影响。

根据热力型NOX的生成过程，要控制其生成，就需要降低溶炉的最高烧成温度，并免产生场部高区，以降低热力型N0的生成2、燃料型NOX燃料型NOx的生成是燃料中的氮化台物在燃烧过程中氧化反应而生成的，称为料型一般的炉察产生的0中大约%%是燃料型的NOx因此，燃料型O是察产生x的主要途径。

燃料型NOx的生成和破坏过程不仪与煤种性燃料中氮化合物受热分解后在发分和焦影中的例，成分和分布有关，而目其反应过程还和燃烧多件(如温度和氧)及各种成分的浓度密切相关，在接加燃料的坯体进入察炉被加热以后，燃料中的氮有机化台物首先被分解成(HCN)。

氢(NH4)和CN等中间产物，它们随挥发分一起从燃料中析出，被称为挥发分析出后仍残留在燃料中的氢化合物称为焦炭N。

氮氧化物生成机理及控制技术能源与环境是当今社会发展的两大问题，如何文明用能、合理用能已经成为人们越来越关注的话题。

在能源的利用中，矿物燃料的燃烧要排放出大量污染物。

例如，我国每年排入大气中的87%的SO2、68%的NOx和60%的粉尘均来自于煤的直接燃烧，因此，文明用能、合理用能，发展高效、低污染的清洁煤燃烧技术，降低NOx和SO2的排放量是当前亟待解决的问题。

循环流化床锅炉是最近二十年里发展起来的一种新型燃烧技术，它的主要特点在于燃料及脱硫剂经多次循环、反复地进行低温燃烧和脱硫反应，炉内湍流运动强烈。

它不但能达到90%的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点。

本文对循环流化床锅炉中的NOx生成机制进行深入研究，分析影响NOx浓度的因素，探讨控制NOx排放量的措施，为循环流化床锅炉的设计、运行提供参考。

1NOx的生成机制煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），这两者统称为NOx,此外还有少量的氧化二氮（N2O）产生。

和SO2的生成机理不同，在煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤燃烧方式、特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件关系密切。

在煤燃烧过程中，生成的NOx途径有三个：（1）热力型NOx（ThermalNOx），它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的。

（2）燃料型NOx（FuelNOx），它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx。

（3）快速型NOx（PromptNOx），它是燃烧时空气中的氮和燃料中的炭氢离子团如CH等反应生成的NOx。

其中燃料型NOx是最主要的，它占总生成量的60%~80%以上，热力型NOx的生成和燃烧温度的关系很大，在温度足够高时，热力型NOx的生成量可占到总量的20%；快速型NOx在煤燃烧过程中的生成量很小。

另外，N2O和NOx燃料型一样，也是从燃料的氮化合物转化生成的，它的生成过程和燃料型NOx的生成和破坏密切相关。

氮氧化物的产生机理及脱氮技术原理:一、氮氧化物的产生机理在氮氧化物中,NO占有90%以上,二氧化氮占5%-10%,产生机理一般分为如下三种: (a热力型燃烧时,空气中氮在高温下氧化产生,其中的生成过程是一个不分支连锁反应。

其生成机理可用捷里多维奇(Zeldovich反应式表示。

随着反应温度T的升高,其反应速率按指数规律。

当T<1500℃时,NO的生成量很少,而当T>1500℃时,T每增加100℃,反应速率增大6-7倍。

热力型氮氧化物生成机理(Zeldovich反应式在高温下总生成式为(b瞬时反应型(快速型快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。

在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时,在反应区附近会快速生成NOx。

由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以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,其形成时间只需要60ms,所生成的与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。

上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分,不是主要来源。

(c燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。

由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在600-800℃时就会生成燃料型,它在煤粉燃烧NOx产物中占60-80%。

在生成燃料型NOx过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N,CN,HCN 和等中间产物基团,然后再氧化成NOx。

由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,故燃料型的形成也由气相氮的氧化(挥发份和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭两部分组成。

燃料中氮分解为挥发分N和焦炭N的示意图二、低NOx燃烧技术原理对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说,也就是采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。

1在燃用挥发分较高的烟煤时,燃料型NOx含量较多,快速型NOx极少。

燃料型NOx是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOx,燃料中氮并非全部转变为NOx,它存在一个转换率,降低此转换率,控制NOx排放总量,可采取:(1减少燃烧的过量空气系数;(2控制燃料与空气的前期混合;(3提高入炉的局部燃料浓度。

焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制燃气在焦炉立火道燃烧时会产生氮氧化物(NOx)，氮氧化物通常多指NO和NO2的混合物，大气中的氮氧化物破坏臭氧层，造成酸雨，污染环境。

上世纪80代中期，发达国家就视其为有害气体，提出了控制排放标准。

目前发达国家控制标准基本上是氮氧化物（废气中O2含量折算至5％时），用焦炉煤气加热的质量浓度以NOx计不大于500mg/m3,用贫煤气（混合煤气）加热的质量浓度不大于350mg/m3(170ppm) 。

随着我国经济的快速发展，对焦炉排放氮氧化物的危害也日益重视，并准备制订排放控制标准。

本文将对氮氧化物在焦炉燃烧过程中的形成机理及控制措施进行论述。

研究表明，在燃烧生成的NOx中，NO占95%, NO2为5％左右，在大气中NO缓慢转化为NO2，故在探讨NOx形成机理时，主要研究NO的形成机理。

焦炉燃烧过程中生成氮氧化物的形成机理有3种类型：一是温度热力型NO;二是碳氢燃料快速型NO;三是含N组分燃料型NO。

也有资料将前两种合称温度型NO。

1 温度热力型NO形成机理及控制燃烧过程中，空气带入的氮被氧化为NON2+O2 = 2NONO的生成由如下一组链式反应来说明，其中原子氧主要来源于高温下O2的离解：O+N2 = NO+NN+O2 = NO+O由于原子氧和氮分子反应，需要很大的活化能，所以在燃料燃烧前和燃烧火焰中不会生成大量的NO，只有在燃烧火焰的下游高温区（从理论上说，只有火焰的下游才积聚了全部的热焓而使该处温度最高，燃烧火焰前部与中部都不是高温区），才能发生O2的离解，也才能生成NO。

关于燃烧高温区的温度，综合有关资料，选择以《炼焦炉中气体的流动和传热》的论述为依据，当α = 1.1，空气预热到1100℃时。

焦炉煤气的理论燃烧温度为2350℃；高炉煤气理论燃烧温度为2150℃。

一般认为，实际燃烧温度要低于此值，实际燃烧温度介于理论燃烧温度和测定的火道砌体温度之间。

如测定的火道温度不小于1350℃，则焦炉煤气的实际燃烧温度不小于1850℃，而贫煤气不小于1750℃。

烧结过程 NOx控制措施的的探讨摘要：通过对烧结烟气中NOx生成机理的研究，结合实际生产制定烧结过程治理措施，形成一套控制烧结烟气NOx含量方法，针对暂时未采取脱硝技术的烧结生产提出一些指导性的意见。

关键词：烧结烟气；NOx形成机理；控制措施1前言氮氧化物是大气主要污染物之一， 90％以上的氮氧化物源于煤、石油、天然气等燃料的燃烧，其中70％来自于煤的燃烧，随着燃煤在工业的广泛应用，用量显著增加，氮氧化物将会对大气环境造成严重危害。

因此研究烧结机氮氧化物有效控制措施，是企业生存的必须课题，同时也是关系着大气环境质量。

根据宝钢、鞍钢、首钢烧结烟气氮氧化物监测数据显示均能满足新排放标准300mg/m³的限值要求，其检测数据显示烧结机各风箱中氮氧化物的浓度分布呈两头低、中间高的趋势，浓度最高值位于7～12风箱，峰值接近600mg/m³。

2烧结过程NOx形成机理与生产实践分析烧结烟气中氮氧化物（NOx）来源主要有三个：一是热力型NOx，即空气中的氮气与氧气在高温下（大于1350℃）反应产生的氮氧化物；二是快速型NOx，主要来自高温火焰中CnHm与空气中N2快速反应，空气过剩系数较小，点火温度低，燃烧产物停留时间较短时形成；三是燃料型NOx，即燃料中的氮经燃烧分解产生的氮氧化物，烧结过程中燃料燃烧层温度基本在1350℃～1500℃，燃料中N元素化合物在燃烧过程中转化成NOx。

2.1热力型NOx烧结过程燃烧层温度基本控制于1200℃～1500℃，宽度为15mm～50mm，停留时间为300s，烧结矿FeO控制为7%～9%、燃料综合配比为3.8%，且采用全焦烧结，燃烧层温度为1200℃～1300℃，不能达到NOx快速生成高温温场基础1500℃；另外，燃烧层温度与烧结终点温度直接相关，通过对比发现，烧结终点温度控制为300℃～400℃与400℃～500℃时，烧结过程NOx无较明显变化。

综合分析认为在烧结基本平稳过程中，热力型NOx生成量生成较少。