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石油能源:气体燃料再燃对NOx还原的影响 (一)
气体燃料再燃对NOx还原的影响 (一)
| 文章出自:论文发表网 | 编辑:论文写作 | 点击: | 2012-05-09 15:38:32 |

作者: 钟北京 傅维标(清华年夜学工程力学系)
【摘要】气体燃料再燃是研究较多的降低烟气中NOx含量最有用的方式之一。本文以典型的一次燃烧区烟气成分为模拟烟气,研究了分歧的气体燃料(CH4,C2H2和C2H4)作为再燃燃料时,再燃区燃烧工况(空气过量系数和再燃温度)对NOx再燃过程和NOx还原率的影响。经过过程策画发现,分歧组分的气体燃料、再燃区空气过量系数及再燃区温度对NOx的再燃过程和NOx还原率都有主要的影响。

 1 引言

  自从1983年三菱重工行使再燃手艺成功降低烟气中NOx排放往后[1],燃料再燃就成为降低NOx排放的诸多炉内方式中最有用的设施之一。许多研究效果注解,燃料再燃可使NOx的排放量降低50%以上[2]。在研究中发现,再燃燃料的种类对NOx的再燃率有主要的影响。在已有的报道中,气体燃料(尤其是自然气)是被感受最好、因而被接纳最多的再燃燃料之一。NOx的再燃机理是燃料分化出来的碳氢基(CHi)与NOx回响反映,从而使NOx还原成N2。虽然稍后也有煤或煤焦作为再燃燃料的报道[3],但研究气体燃料作为再燃燃料是最为简单的,而且气体燃料也可以模拟煤作为再燃燃料时挥发份对NOx的均相回响反映。本文经过过程化学回响反映动力学模子的策画,研究了分歧气体燃料和再燃区的燃烧工况(如温度和空气过量系数)对烟气中NOx的再燃过程和NOx还原率的影响。

2 策画模子简介

  燃料再燃又称燃料分级,现实上是把炉内燃烧过程沿炉膛高度分为如下三个分歧的燃烧区(如图1所示)。第一燃烧区:这是主燃烧区,约有80%的燃烧在该区燃烧,其空气过量系数年夜于1.0。因为该区氧气足够,火焰温度较高,是以将形成较多的NOx。此外,若是在该区没有充沛的勾留时刻,将有必然量的未完全燃烧产物与NOx一路进入再燃区。第二燃烧区:这是再燃区,再燃燃料在空气不足的前提下喷射到第一燃烧区的轻贱,形成碳氢基(CHi),从而使来自第一燃烧区的NOx还原。第三燃烧区:这是燃尽区,在该区插手空气,形成富氧燃烧区,使全数的未完全燃烧产物燃尽。

图1 再燃过程暗示图

  本文策画的物理器械是第二燃烧区,即再燃区。来自第一燃烧区的模拟烟气成分为:CO2=16.8%,O2=1.95%,NO=0.1%安好衡气体N2。策画中选择了低分子量的烃类燃料作为再燃燃料,它们离别是:CH4,C2H2,C2H4。经过过程策画剖析,研究了所选择的三种气体燃料在分歧的再燃工况下对NOx还原率的影响。策画中行使了在文献[4]中进行过具体谈判的化学回响反映动力学模子,该模子包含30种组分的118个可逆回响反映(附录A)。策画中行使的再燃区空气过量系数为0.2~1.0,再燃区温度为1100℃~1300℃。

附录A 化学回响反映动力学机理
回响反映动力学常数公式:k=A.TN.exp(-E/RT)
单元:mol, m3, s, K和cal/mol

 

化学回响反映方程

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

.2700E+07

-.8600

.0000E+00

5

HO2+H=OH+OH

.1400E+09

.0000

.1073E+04

6

HO2+H=H2O+O

.1050E+08

.0000

.1420E+04

7

HO2+H=H2+O2

.1250E+08

.0000

.0000E+00

8

OH+HO2=H2O+O2

.7500E+07

.0000

.0000E+00

9

O+HO2=OH+O2

.1400E+08

.0000

.1073E+04

10

H+H+M=H2+M

.3020E+04

.0000

.0000E+00

11

0H+H+M=H2O+M

.1413E+12

-2.0000

.0000E+00

12

H+O+M=OH+M

.1000E+05

.0000

.0000E+00

13

OH+OH=H2O+O

.3160E+07

.0000

.1100E+04

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