分類號(hào) 密級(jí) 編號(hào) 中 國 科 學(xué) 院 研 究生院 碩士學(xué)位論文 垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 吳遠(yuǎn)波 指導(dǎo)老師 李海濱 研究員 中國科學(xué)院廣州能源研究所 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 碩士 學(xué)科專業(yè)名稱 熱能工程 論文提交日期 論文答辯日期 培養(yǎng)單位 中國科學(xué)院廣州能源研究所 學(xué)位授予單位 中國科學(xué)院研究生院 答辯委員會(huì)主席： Ox s u 007 垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 I 摘 要 由于焚燒法在減容化、無害化和資源化方面有其獨(dú)特的特點(diǎn)，目前越來越多的國 和地區(qū)采用焚燒法來處理垃圾。但如果焚燒條件控制不當(dāng)會(huì)存在煙氣污染的的問題，如 文以廢橡膠和廢紙為研究對(duì)象進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)和燃燒實(shí)驗(yàn)，考察 驅(qū)體的生成規(guī)律。 首先在管式爐中對(duì)廢橡膠和廢紙進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，考察了反應(yīng)溫度、升溫速率等對(duì)廢橡膠和廢紙熱解 驅(qū)體生成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廢橡膠和廢紙熱解 生成量隨熱解溫度的升高而增加，升溫速率的提 高有助于抑制 生成，而對(duì) 生成僅在熱解溫度比較低時(shí)才有抑制作用，當(dāng)熱解溫度較高時(shí)，升溫速率的提高對(duì) 抑制作用不大。 然后在管式爐中進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)，考察了反應(yīng)溫度、升溫速率等對(duì)兩種原料燃燒驅(qū)體生成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，燃燒過程中 驅(qū)體的釋放溫度明顯低于熱解過程，即使在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的最大反應(yīng)溫度下，熱解過程中 釋放量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃燒過程中 700條件下的釋放量。氧氣的存在促進(jìn)了穩(wěn)定性較高的含氮雜環(huán)的破裂，導(dǎo)致了 率的增加。在溫度更高時(shí)， 進(jìn)一步 被氧化生成 原料的不同，兩種原料燃燒過程中 率達(dá)最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度不同。 關(guān)鍵詞： 固體廢棄物，熱解，燃燒， 驅(qū)體 圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 Ox u of 10640， t to to in at as to Ox is in of in of on Ox H3 in CN H3 in as of to to it in in is in of on Ox It Ox in is of at of CN H3 is by 00 in of V of CN H3 Ox at at of CN H3 to in is of 驅(qū)體形成研究 1 目 錄 摘 要 . I 目 錄 . 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 . 1 市生活垃圾 . 1 市生活垃圾產(chǎn)生量及來源 . 1 市生活垃圾組成特點(diǎn) . 1 圾的危害性 . 2 圾處理技術(shù) . 2 圾處理技術(shù)綜述 . 2 圾焚燒技術(shù) . 3 成機(jī)理 . 4 驅(qū)體形成機(jī)理 . 4 成機(jī)理 . 5 O 形成機(jī)理 . 5 成機(jī)理 . 10 題提出及主要研究內(nèi)容 . 10 參考文獻(xiàn) . 12 第二章 試驗(yàn)裝置與測試方法 . 15 料性質(zhì) . 15 驗(yàn)裝置 . 15 試方法 . 16 酸銀滴定法 . 16 酸銀溶液的標(biāo)定 . 17 根的測定 . 18 醛法 . 18 驗(yàn)原理 . 18 氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定 . 19 收液中 測定 . 20 料的 析 . 21 料中 N 的來源 . 23 橡膠中 N 的來源 . 23 紙中 N 的來源 . 24 料的熱重實(shí)驗(yàn) . 25 橡膠的熱重實(shí)驗(yàn) . 25 紙的熱重 實(shí)驗(yàn) . 27 參考文獻(xiàn) . 30 第三章 垃圾熱解過程中 驅(qū)體形成 . 31 驗(yàn)結(jié)果 . 31 料種類對(duì) 驅(qū)體形成的影響 . 33 解終溫對(duì) 驅(qū)體形成的影響 . 34 溫速率對(duì) 驅(qū)體形成的影響 . 37 目 錄 2 氣流量對(duì) 驅(qū)體形成的影響 . 39 結(jié) . 40 參考文獻(xiàn) . 41 第四章 垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成 . 43 驗(yàn)結(jié)果 . 43 料種類對(duì) 驅(qū)體形成的影響 . 45 應(yīng)溫度對(duì) 驅(qū)體形成的影響 . 46 溫速率對(duì) 驅(qū)體形成的影響 . 48 結(jié) . 50 參考文獻(xiàn) . 51 第五章 結(jié)論與建議 . 52 文主要結(jié)論 . 52 文創(chuàng)新點(diǎn) . 52 一步工作建議 . 52 個(gè)人簡歷與發(fā)表文章 . 54 致謝 . 55 垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 市生活垃圾 市生活垃圾產(chǎn)生量及來源 隨著人們生活水平的提高和城市化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾的產(chǎn)生量越來越大。據(jù)資料顯示 1,2，全球每年新增生活垃圾 100 多億噸。西方發(fā)達(dá)國家城市垃圾產(chǎn)生量以每年 25%的速度增長。我國歷年積存垃圾已高達(dá) 60 多億噸，目前全國城市垃圾產(chǎn)量已達(dá) 噸 /年，占全世界產(chǎn)量的 1/4 多，并以每年 8%10%的速度遞增 3。在北京、上海、廣州等大城市，垃圾日產(chǎn)量已超過 12000 噸。我國大中城市人均日產(chǎn)垃圾量約為 1 公 斤左右，在 600 多座大中城市中，至少有 2/3 的城市已經(jīng)陷入了垃圾的重重包圍中 4,5。 城市生活垃圾是人類在日常生活中不可避免產(chǎn)生的廢棄物。從資源回收與利用的角度上來看，其組成主要可以分為可回收無機(jī)物 (如各類金屬制品 )、不可回收無機(jī)物(如磚頭、瓦塊等 )、有機(jī)易燃物和有機(jī)易腐物四類。 城市生活垃圾通常有三個(gè)來源：一、居民生活，指日常生活過程中所產(chǎn)生的廢物。二、商業(yè)、機(jī)關(guān)，指商業(yè)、機(jī)關(guān)日常工作中所產(chǎn)生的廢物。三、市政維護(hù)與管理，指市政設(shè)施和管理過程中所產(chǎn)生的廢物。 市生活垃圾組成特點(diǎn) 我國城生活垃 圾有以下幾個(gè)突出特點(diǎn) 6,7： 1、組分多，成分復(fù)雜。總體來說，大致歸為三大類：一是不可燃物，包括灰土砂石、玻璃及金屬等無機(jī)固體；二是可燃物，包括紙、塑料、橡膠、草木和紡織物類等，此類物質(zhì)難以自然降解，但熱值較高；三是有機(jī)易腐物，包括瓜果、蔬菜等廚余，其水分含量高、易腐爛、熱值低。 2、水分多，熱值低。相對(duì)于發(fā)達(dá)國家，我國城市生活垃圾中廚余明顯偏高，含水率基本上在 50%左右，是發(fā)達(dá)國家的兩倍。而且由于垃圾受氣候特點(diǎn)、季節(jié)變化的影響，水分會(huì)進(jìn)一步增加，難以利用。 第一章 文獻(xiàn)綜述 2 圾的危害性 隨著城市垃圾的大量 產(chǎn)生，它對(duì)環(huán)境的影響已經(jīng)到了不容忽視的程度。垃圾對(duì)環(huán)境所帶來的巨大危害，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 3,5,79： 1) 侵占土地。城市垃圾的大量積累，已成為世界性的環(huán)境災(zāi)害。我國城市周圍歷年堆存的 60 億噸的生活垃圾，侵占土地面積多達(dá) 5 億平方米。 2) 污染空氣。生活垃圾在堆放過程中，除產(chǎn)生惡臭外，還由于發(fā)生化學(xué)、生物作用而產(chǎn)生大量的 污染氣體，對(duì)空氣造成污染。 3) 污染水體。 生活垃圾中的病原體、酸堿物質(zhì)、重金屬在自身水分和雨水作用下流入地表水和滲入地下水，對(duì)周圍水系造成污染。 4) 污染土壤。含有污染物 的垃圾滲濾液滲透到土壤中，與土壤發(fā)生一系列化學(xué)、生物作用會(huì)有一部分滯留在土壤中，污染土壤。 5) 傳播疾病、影響城市衛(wèi)生。城市中垃圾堆放易產(chǎn)生大量的蚊蠅、老鼠、病原體，既影響市容衛(wèi)生又潛伏著瘟疫和疾病流行的可能，威脅人民的健康。 由此可見，必須對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行有效處理，以盡量降低其對(duì)人類生存環(huán)境的危害。 圾處理技術(shù) 圾處理技術(shù)綜述 怎樣在處理城市垃圾過程中，進(jìn)行能源回收或綜合利用已成為各國關(guān)注的問題。解決垃圾問題的目標(biāo)是將垃圾減容、減量、資源化、能源化及無害化處理。目前城市生活垃圾常見的處 理方法主要有衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒處理、熱解、回收利用、綜合處理等 610。其中焚燒法由于減量性好、無害化程度高并能回收熱能，因而是當(dāng)前各國普遍采用的方法。 在日本、荷蘭、瑞士、丹麥，瑞典等國已成為垃圾處理的主要手段， 其中 瑞士 80%的 垃圾 采用 焚燒 處理 ， 日 本、丹麥 70%以上 的 垃圾為焚燒 處理 。從焚燒工藝上看，已建成的焚燒發(fā)電廠 都 以直接焚燒法為主 。 但是焚燒處理技術(shù)也存在容易造成二次污染、投資及運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。 1) 填埋技術(shù) 填埋技術(shù)的特點(diǎn)是操作簡單，可以處理所有種類的垃圾。但占地面積大，同時(shí)存在著嚴(yán)重的二次污染，例 如垃圾滲出液會(huì)污染地下水及土壤，垃圾堆放產(chǎn)生的臭氣嚴(yán)垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 3 重影響場地周邊的空氣質(zhì)量，另外，垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷氣體既是火災(zāi)及爆炸隱患，排放到大氣中又會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)。 11 2) 焚燒技術(shù) 對(duì)垃圾進(jìn)行焚燒處理，其減容、減量及無害化程度都很高，焚燒過程中產(chǎn)生的熱量如用來發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)垃圾的能源化，是一種較好的垃圾處理方法。但如對(duì)焚燒條件控制不當(dāng)會(huì)存在煙氣污染的問題，且設(shè)備投資巨大。 目前采用較多的仍然是將垃圾進(jìn)行焚燒，利用垃圾燃燒產(chǎn)生的熱量來發(fā)電、供熱或生產(chǎn)蒸汽，無害化徹底，減容效果最佳，并可節(jié)約大量的土地資源，因而具有環(huán)保和 經(jīng)濟(jì)的雙重效益。垃圾焚燒法處理無害化、減容效果好，但一次投資大，處理費(fèi)用高。此種處理方式適用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平，又缺乏衛(wèi)生填埋場場地的城市。 3) 堆肥技術(shù) 堆肥技術(shù)的工藝也比較簡單，適合于易腐有機(jī)質(zhì)含量較高的垃圾的處理，對(duì)垃圾中的部分組分進(jìn)行資源利用，且處理相同質(zhì)量垃圾的投資比單純的焚燒處理大大降低。但堆肥技術(shù)也存在著明顯的缺點(diǎn)：不能處理不可腐爛的有機(jī)物和無機(jī)物，因此減容、減量及無害化程度低。因此僅僅依靠堆肥處理仍然不能徹底解決垃圾問題。 堆肥技術(shù)必須與分選 /分類收集方法相結(jié)合，將垃圾首先進(jìn)行分類后再將易腐有 機(jī)組分進(jìn)行堆肥從而保證有機(jī)肥產(chǎn)品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并與其它技術(shù)相配合，真正實(shí)現(xiàn)垃圾處理的無害化和資源化。 圾焚燒技術(shù) 我國城市生活垃圾處理工作起步較晚，水平較低，基礎(chǔ)設(shè)施差，生活垃圾治理仍處于初級(jí)階段。我國目前的城市生活垃圾處理處置技術(shù)最常用的為衛(wèi)生填埋和露天堆放，占總處理量的 其次采用堆肥法，占總處理量的 少量的采用焚燒技術(shù)，約占總處理量的 2 1,12。 在我國，焚燒技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段。除深圳等極少數(shù)城市垃圾場采用焚燒工藝外，其它城市的垃圾場基本上都采用了衛(wèi)生填埋工藝 。由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的原因，我國的垃圾焚燒技術(shù)與應(yīng)用在近期內(nèi)不會(huì)有很大的進(jìn)展，而是把重點(diǎn)放在了垃圾場底部防滲和垃圾滲濾液的無害處理上 13。 對(duì)垃圾進(jìn)行焚燒處理減容、減量及無害化都很高，焚燒過程產(chǎn)生的熱量如用來發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)垃圾的能源化，是一種較好的垃圾處理方法。目前，國內(nèi)外最常用的焚燒爐主要有爐排爐、流化床與回轉(zhuǎn)窯等幾種，其中以爐排爐應(yīng)用最多，流化床次之，回第一章 文獻(xiàn)綜述 4 轉(zhuǎn)窯也有少量應(yīng)用。以下將分別給予介紹。 (1) 爐排爐技術(shù) 爐排爐分固定爐排爐和機(jī)械爐排爐兩種 14。前者是垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展前期的產(chǎn)品，目前所提到的爐排 爐，一般都指機(jī)械爐排爐。爐排爐是將垃圾供應(yīng)到耐熱鑄鋼（鐵）的爐排上，從爐排下部通風(fēng)，使垃圾燃燒。爐內(nèi)大體分為三段：干燥段、燃燒段和燃燼段。各段的供應(yīng)空氣量和運(yùn)行速度可以調(diào)節(jié)。 (2) 流化床技術(shù) 流化床燃燒技術(shù)是本世紀(jì)六十年代初迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù) 16。采用該技術(shù)的焚燒爐的基本特征 是 在爐膛下部布置有耐溫的布風(fēng)板，板上裝有載熱的惰性顆粒，通過床下布風(fēng)，使惰性顆粒呈沸騰狀，形成流化床段，在流化床段上方設(shè)有足夠高的燃燼段（即懸浮段）。它具有燃 燒 效率高，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬，污染物排放低，熱強(qiáng)度高，適合 燃用低熱值燃料等優(yōu)點(diǎn) 15。 (3) 回轉(zhuǎn)窯技術(shù) 回轉(zhuǎn) 窯 焚燒系統(tǒng)已廣泛用于水泥工業(yè)中耐火磚 的生產(chǎn) 。垃圾由傾斜且緩慢旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)窯上方前端送入，藉由旋轉(zhuǎn)速度控制垃圾 的 前進(jìn)速度，使垃圾在往前輸送 的 過程中完成干燥、焚燒及灰冷卻之過程，而冷卻后之灰渣由爐窯下方末端排出。 成機(jī)理 氮氧化物是大氣的主要污染物之一。主要包括 2幾種，在大氣化學(xué)中最重要的是 被合稱為 其中幾乎都是 0%95%)1618， 由一部分 火焰帶或排放后轉(zhuǎn)化形成的。 排放會(huì)給自然環(huán)境和人類生活帶來嚴(yán)重的危害。 其生成起源和生成途徑分為三類 1921：熱力型 稱熱 高溫 快速型 燃料型 國內(nèi)外已經(jīng)對(duì)垃圾焚燒過程中 成與控制進(jìn)行了大量的研究并取得了很多有益的成果。 驅(qū)體形成機(jī)理 形成很復(fù)雜，一般來講， 形成涉及自由基，在熱解時(shí)，高濃度的氫自由 基和別的自由基存在于固相表面，它們所含氮的多環(huán)芳香體系反應(yīng)，導(dǎo)致開環(huán)。正是由于這些存在于反應(yīng)物固相表面的自由 基加速了含氮多環(huán)體系的熱降解，產(chǎn)生了 別的含氮物質(zhì)。當(dāng)酚類基團(tuán)特別是自由基接近含氮多環(huán)體系時(shí)，垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 5 H O 2 也認(rèn)為能降低其熱穩(wěn)定性，從而加速分解。 認(rèn)為固體殘?jiān)械?團(tuán)可釋放 分 二次反應(yīng)也形成 在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) 化率下降， 化率上升，因此，他們認(rèn)為一些 實(shí)來源于 闡述了 能的形成機(jī)理，反駁了 生于季氮的說法。此外， 可能是一個(gè) 來源 22,23。趙煒等的研究則表明， 因是 存在可能促進(jìn)了芳香氮的開環(huán)轉(zhuǎn)化 24。 形成機(jī)理可大致表述如下： 25 2 O 1- 1 - 1 of CN H3 成機(jī)理 O 形成機(jī)理 燃燒過程 生成基本上分為 3 種方式，根據(jù)產(chǎn)生機(jī)理的不同分別稱之為熱力型 (O、快速型 (O 以及燃料型 (O。 (1) 熱力型 成機(jī)理和抑制原理 它是燃燒過程中空氣中的 高溫下氧化而生成的氮氧化物，在高溫燃燒下占總量的 20%50%。空氣中的氮?dú)庖话闶呛芊€(wěn)定的，因此溫度對(duì) 形成速率具有決定性的影響，故熱力型 稱為溫度型 照擴(kuò)大的捷里多維奇 (理 19,26,27，熱力型 要是在 1800K 以上的高溫區(qū)產(chǎn)生的。它的生成機(jī)理（連第一章 文獻(xiàn)綜述 6 鎖反應(yīng)）是由 1946 年提出的： 2 2O M O M (12N O N O N (12N O N O O (1當(dāng)燃料過濃時(shí)，即富燃料條件下 (空氣與燃料化學(xué)當(dāng)量之比小于 需考慮下式反應(yīng) 27： N O H N O H (1反應(yīng)式 11 1為捷里多維奇機(jī)理，加上反應(yīng)式 1為擴(kuò)大的捷里多維奇機(jī)理。其中反應(yīng) (1速率較慢，它決定了整個(gè)反應(yīng)的速率。影響熱力 成的因素主要有溫度、氧濃度以及在高溫區(qū)的停留時(shí)間。 根據(jù)捷里多維奇機(jī)理，從燃料開始燃燒到煙氣排出之間，熱力型 生成量可用下式來表示： 2122 (1反應(yīng)式中： NOe 為排氣口處 濃度 ,從燃料燃燒至煙氣排出的停留時(shí)間， 燃燒中氮?dú)獾哪枬舛龋?燃燒中 氧氣的摩爾濃度 R 為通用氣體常數(shù) (T 為燃燒反應(yīng)溫度 (K) A=3 1014 E=542000 因此，要控制熱力型 生成，就需要降低燃燒溫度；避免產(chǎn)生局部高溫區(qū)；縮短煙氣在爐內(nèi)高溫區(qū)的停留時(shí)間；降低煙氣中氧的濃度和使燃燒在偏離理論空氣量(=1)的條件下進(jìn)行。 綜上所述，熱力型 生成特點(diǎn)是 19： (1)受溫度影響最為顯著。 (2)同時(shí)受氧濃度和高溫區(qū)停留時(shí)間影響。 (3)主要在火焰下游大量生成。 (2) 快速型 成機(jī)理和抑制原理 1971 年 0把 富燃料混合氣火焰面上快速反應(yīng)生成的大量的 為快速型 料在高溫下燃燒或含 N 燃料燃燒時(shí)只占生成 量的 5%以下。它是垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 7 由于燃燒時(shí)燃料中碳?xì)浠衔锓纸馑傻?C 等原子團(tuán)，與空氣中的 行反應(yīng)生成氰化物，生成過程如下 3132： 2C H N H C N N (122C H N H C N N H (12C N C N N (1222C N C N(1氰化物生成反應(yīng)的活化能小，故反應(yīng)快，之后氰化物又與火焰中的大量 O 與 O： 3132 2H C N O H C N H O (1H C N O N C O H (12C N O C O N O (1N O H N O H (12N O N O O (1其中，22C H N H C N N H 是控制 其它氮化物生成速率的最重要反應(yīng)。從 氮來源看，它與熱力型 似；但其反應(yīng)機(jī)理卻和燃料型 似，當(dāng) 應(yīng)生成 ，與燃料型 走途徑完全相同。 在 1989 年指出，快速型 形成的三個(gè)有關(guān)因素為： 33 子團(tuán)的濃度及其形成過程； 子反應(yīng)生成氮化物的速率與下列反應(yīng)有關(guān)： 102 N H C N N 此反應(yīng)對(duì) 生成起重要作用（富燃料及貧燃料），可以認(rèn)為： 1 0 2 d N O d H C N k C H Nd t d t快速 在通常情況下，不含氮的碳?xì)淙剂显谳^低溫度燃燒時(shí)才重點(diǎn)考慮快速型 H 經(jīng)一系列的反應(yīng)變成 N，再被氧化為 間產(chǎn)物 成后形成 文獻(xiàn)綜述 8 的主反應(yīng)線路為： (1所以抑制快速型 關(guān)鍵就是防止反應(yīng)式 1 1出現(xiàn)，可采用添加水或水蒸氣以及預(yù)混合燃燒的方法來完成。 在火焰溫度 ， 生成主要受 熱力型 成機(jī)理的控制，這時(shí)快速型 生成量比熱力型 生成量小一個(gè)數(shù)量級(jí)。 33,34 (3) 燃料型 成機(jī)理和抑制原理 它是燃料中所含的氮化合物在燃燒過程熱分解接著又氧化而生成的氮氧化物，其量最多，約占總氮氧化物的 75%左右。常規(guī)燃料中或多或少均有氮的存在，它們以氮原子的狀態(tài)與各種碳?xì)浠衔锝Y(jié)合成環(huán)狀或鏈狀的氮化物。 燃料熱解、氣化或燃燒時(shí)首先形成的是氮氧化物的中間產(chǎn)物，如 等，它們?cè)谘趸詺夥罩袑⑿纬傻难趸镄螒B(tài)。燃料中的有機(jī)氮以碳氮三鍵 (C N)和單鍵 (形式存在，其鍵能分別為 791kJ/ 450kJ/燃燒時(shí)比空氣中的氮?dú)?(以三鍵氮 (N N)形式存在，其鍵能為 945kJ/于分解。燃料型 火焰溫度不太敏感，燃料中含氮化合物氧化生成 反應(yīng)時(shí)間很短，與燃燒反應(yīng)時(shí)間相近。在貧燃料混合氣中可以認(rèn)為 O H，燃料 N 分解成含氮原子的中間產(chǎn)物，如 與氧原子團(tuán)生成 燃料混氣中 H O， 氫原子團(tuán)反應(yīng)生成 于富燃料混氣中缺乏氧，有時(shí) 能與碳?xì)浠鶊F(tuán)或碳原子反應(yīng)，還原成 35,36 燃料型 生成機(jī)理非常復(fù)雜，相關(guān)因素眾多，雖然多年來世界各國許多學(xué)者為弄清楚燃料型 生成和破壞機(jī)理已經(jīng)進(jìn)行了大量的理論和試驗(yàn)研究工作，介至今這一問題仍然還不完全清楚。 燃料型 生成主要與燃料中的氮含量、揮發(fā)份含量以及燃燒溫度、過量空氣系數(shù)和氧氣濃度等相關(guān)。燃料型 熱力型 同，它受溫度的影響較小， 這是因?yàn)槿剂现?N 的熱分解溫度比火焰溫度低，當(dāng)燃燒達(dá)到分解溫度而進(jìn)行分解時(shí)，所生成的 火焰溫度關(guān)系不大。 垃圾焚燒過程中 驅(qū)體形成研究 9 種 氮來源、生成途徑和生成條件不同，但它們之間也有一定的聯(lián)系。下圖是其相互關(guān)系： +O 回收 (O, +(O,) +O +速 型 1- 2 簡化的三種 成機(jī)理圖 - 2 of of Ox 據(jù) 成機(jī)理，可以知道 生成及破壞與以下因素有關(guān)： 37 燃料的含氮量，揮發(fā)份含 量，燃料比 以及 。在相同條件下，燃料的含氮量越高，氮氧化物的生成量就越大 38。 力型氮氧化物的生成受燃燒溫度影響巨大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 1300以上才大量生成 39，且隨著溫度的升高，氮氧化物生成量呈指數(shù)上升趨勢。因此，理論上，應(yīng)盡可能將燃燒溫度降低，但人為降低燃燒溫度又會(huì)對(duì)燃燒效率造成一定的影響，并有可能得不償失。但應(yīng)該盡量避免局部高溫，使溫度分布更為均勻。 煙氣內(nèi) 含量。 量越高，氮氧化物的生成越容易，因此為 減少氮氧化物的生成，理論上應(yīng)該以無過量空氣的燃燒方式，而該燃燒方式不僅會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)性造成很大的影響，而且低氧燃燒會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的燃燒區(qū)域長期處于還原性氛圍之中，從而引起灰熔點(diǎn)降低導(dǎo)致爐壁結(jié)渣或引起高溫腐蝕等問題 38,39。 留時(shí)間越長，氮氧化物生成的概率也就越大。理論上燃料與燃燒產(chǎn)物在高溫區(qū)及爐內(nèi)停留的時(shí)間越短越好。但是，煤粉燃燒有一個(gè)過程，時(shí)間太短，煤粉無法燃燒充分，經(jīng)濟(jì)性、安全性等問題第一章 文獻(xiàn)綜述 10 就要會(huì)受到一定的影響 38,39。 成機(jī)理 燃燒過程中由上述三種機(jī)理生成的 了可與含 N 原子中間產(chǎn)物反應(yīng)還原為，還可以與各種含氮化合物生成 生成量相比， 生成量較少。生成 反應(yīng)過程十分復(fù)雜，生成 主要化學(xué)反應(yīng)可以認(rèn)為是 間的反應(yīng) 28,40。即 22N O H O N O O H (1此反應(yīng)在低溫下進(jìn)行的很快，其反應(yīng)速率常數(shù)大于 1012s)。按照上面化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算的 比值十分大，與一般化學(xué)平衡所得結(jié)果不一致。這說明存在著生成的 轉(zhuǎn)化為 化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，在生成的 除去被冷流體淬冷的 ，由此反應(yīng)而形成的 與燃燒區(qū)中的氧原子反應(yīng)，重新生成 致了