如何用空氣分級(jí)燃燒理論解釋等高并列式兩段再生催化裂化裝置的煙氣中NOx含量較低的現(xiàn)象?舉例說(shuō)明。

等高并列式兩段再生催化裂化裝置的燒焦過(guò)程類似于采用分級(jí)燃燒原理降低NOx的過(guò)程。催化裂化燒焦煙氣的NOx排放主要是燃料型NOx，其形成過(guò)程主要是在燃料的揮發(fā)分析出階段，且條件是氧氣充足。如果此時(shí)的氧氣濃度不夠，不完全燃燒使中間產(chǎn)物(如HCN)將部分已生成的NOx還原成N2，減少了燃料型NOx的生成，燃料中的N將大量地轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，NOx的生成量將減少。

空氣分級(jí)燃燒就是根據(jù)這個(gè)原理，通過(guò)送風(fēng)方式的控制，降低燃燒中心的氧氣濃度，形成還原性氣氛，從而降低主燃燒區(qū)NOx的形成。燃料完全燃燒所需的其余空氣由燃燒中心區(qū)外的其他部位直接引入，從而達(dá)到降低煙氣中NOx含量的目的。

某等高并列式兩段再生催化裂化裝置第一再生器燒焦約70%，第二再生器燒焦約30%，第一再生器和第二再生器的煙氣混合后在煙道處可再燃燒至1000℃，在混合煙道處少量補(bǔ)入主風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)燃，余熱鍋爐沒(méi)有補(bǔ)燃設(shè)備。

第一再生器中有船型分布器保證再生器內(nèi)燒焦良好，第二再生器的燒焦用風(fēng)是通過(guò)環(huán)形的主風(fēng)分布環(huán)和蓮蓬頭型的增壓風(fēng)分布器進(jìn)入到第二再生器。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)該裝置的NOx生成量只有20～30mg/Nm3。

通過(guò)空氣分級(jí)燃燒理論可較好地解釋NOx生成量含量較低的現(xiàn)象。

空氣分級(jí)燃燒的實(shí)現(xiàn)可有多種形式，但主要不外乎順煙氣流向和沿爐膛斷面兩種。

煙氣流向空氣分級(jí)燃燒(軸向分級(jí)燃燒)是把燃燒所需要的空氣分兩部分送入爐膛:一部分為主二次風(fēng)，約占總二次風(fēng)量的70%～85%；另一部分為火上風(fēng)，約占總二次風(fēng)量的15%～30%。因此，爐膛內(nèi)的燃燒分成3個(gè)區(qū)域，即熱解區(qū)、貧氧區(qū)和富氧區(qū)。貧氧區(qū)中燃料不完全燃燒，抑制了燃料性NOx的生成；富氧區(qū)促成了燃料的完全燃燒。整個(gè)過(guò)程減少了熱力型NOx的生成，同時(shí)抑制了燃料型NOx的生成，降低了NOx的總排放量，實(shí)現(xiàn)了高效低NOx燃燒的要求。

等高并列式兩段再生催化裂化的第一再生器是貧氧狀態(tài)，第二再生器是富氧狀態(tài)，在混合煙道時(shí)雖然溫度高，但其氧含量并沒(méi)有第二再生器高，因此，該工藝較類似于煙氣流向空氣分級(jí)燃燒過(guò)程。

由于二次風(fēng)射流向邊壁偏轉(zhuǎn)，推遲了二次風(fēng)與一次風(fēng)的混合，降低了燃燒中心氧氣濃度，使燃燒中心過(guò)?？諝庀禂?shù)α＜1，煤粉在缺氧條件下燃燒，抑制了NOx的生成，NOx的排放濃度降低。

在第一再生器內(nèi)，待生劑從反應(yīng)器通過(guò)待生斜管和船型分布器送到床層中間，主風(fēng)沿再生器一周從再生器靠近邊壁的位置吹入，和待生劑逆流接觸，形成了再生器中心的貧氧區(qū)和邊壁附近的富氧區(qū)的狀況。在第二再生器內(nèi)，增壓風(fēng)混合了部分第一再生器的煙氣，將催化劑送到了第二再生器，在第二再生器的中心位置也形成了再生器中心的貧氧區(qū)和邊壁附近的富氧區(qū)的狀況，因此，也有利于降低NOx的排放濃度。

有研究表明，燃料型NOx是燃料中的N原子與氧結(jié)合生成NOx的前驅(qū)物，NOx的前驅(qū)物在過(guò)剩空氣系數(shù)為1的條件下燃料型NOx的生成量，過(guò)?？諝庀禂?shù)大于或小于1，燃料型NOx的生成量分別隨氧量的減小和增大而減小，這樣在第一再生器的貧氧狀態(tài)下和第二再生器的富氧狀態(tài)下都是抑制燃料型NOx生成量的過(guò)程。

深入了解上述機(jī)理對(duì)于新建催化裂化裝置節(jié)省投資有積極意義，部分催化裂化在設(shè)計(jì)上完全符合分級(jí)燃燒控制NOx的理論，在裝置初始開工時(shí)，NOx就會(huì)較低，甚至不需要增上脫硝技術(shù)，尤其是兩個(gè)再生器的催化裂化更可能在脫硝治理方面節(jié)省大量投資。

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