如何用空氣分級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含量較低的現象?舉例說明。

等高并列式兩段再生催化裂化裝置的燒焦過程類似于采用分級燃燒原理降低NOx的過程。催化裂化燒焦煙氣的NOx排放主要是燃料型NOx，其形成過程主要是在燃料的揮發(fā)分析出階段，且條件是氧氣充足。如果此時的氧氣濃度不夠，不完全燃燒使中間產物(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將大量地轉化為氮氣，NOx的生成量將減少。

空氣分級燃燒就是根據這個原理，通過送風方式的控制，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入主風進行補燃，余熱鍋爐沒有補燃設備。

第一再生器中有船型分布器保證再生器內燒焦良好，第二再生器的燒焦用風是通過環(huán)形的主風分布環(huán)和蓮蓬頭型的增壓風分布器進入到第二再生器。在實際生產中發(fā)現該裝置的NOx生成量只有20～30mg/Nm3。

通過空氣分級燃燒理論可較好地解釋NOx生成量含量較低的現象。

空氣分級燃燒的實現可有多種形式，但主要不外乎順煙氣流向和沿爐膛斷面兩種。

煙氣流向空氣分級燃燒(軸向分級燃燒)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，約占總二次風量的70%～85%；另一部分為火上風，約占總二次風量的15%～30%。因此，爐膛內的燃燒分成3個區(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。整個過程減少了熱力型NOx的生成，同時抑制了燃料型NOx的生成，降低了NOx的總排放量，實現了高效低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)，在混合煙道時雖然溫度高，但其氧含量并沒有第二再生器高，因此，該工藝較類似于煙氣流向空氣分級燃燒過程。

由于二次風射流向邊壁偏轉，推遲了二次風與一次風的混合，降低了燃燒中心氧氣濃度，使燃燒中心過剩空氣系數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，待生劑從反應器通過待生斜管和船型分布器送到床層中間，主風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，增壓風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原子與氧結合生成NOx的前驅物，NOx的前驅物在過?？諝庀禂禐?的條件下燃料型NOx的生成量，過?？諝庀禂荡笥诨蛐∮?，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生成量的過程。

深入了解上述機理對于新建催化裂化裝置節(jié)省投資有積極意義，部分催化裂化在設計上完全符合分級燃燒控制NOx的理論，在裝置初始開工時，NOx就會較低，甚至不需要增上脫硝技術，尤其是兩個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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