如何用空气分级燃烧理论解释等高并列式两段再生催化裂化装置的烟气中NOx含量较低的现象?举例说明。

等高并列式两段再生催化裂化装置的烧焦过程类似于采用分级燃烧原理降低NOx的过程。催化裂化烧焦烟气的NOx排放主要是燃料型NOx，其形成过程主要是在燃料的挥发分析出阶段，且条件是氧气充足。如果此时的氧气浓度不够，不完全燃烧使中间产物(如HCN)将部分已生成的NOx还原成N2，减少了燃料型NOx的生成，燃料中的N将大量地转化为氮气，NOx的生成量将减少。

空气分级燃烧就是根据这个原理，通过送风方式的控制，降低燃烧中心的氧气浓度，形成还原性气氛，从而降低主燃烧区NOx的形成。燃料完全燃烧所需的其余空气由燃烧中心区外的其他部位直接引入，从而达到降低烟气中NOx含量的目的。

某等高并列式两段再生催化裂化装置第一再生器烧焦约70%，第二再生器烧焦约30%，第一再生器和第二再生器的烟气混合后在烟道处可再燃烧至1000℃，在混合烟道处少量补入主风进行补燃，余热锅炉没有补燃设备。

第一再生器中有船型分布器保证再生器内烧焦良好，第二再生器的烧焦用风是通过环形的主风分布环和莲蓬头型的增压风分布器进入到第二再生器。在实际生产中发现该装置的NOx生成量只有20～30mg/Nm3。

通过空气分级燃烧理论可较好地解释NOx生成量含量较低的现象。

空气分级燃烧的实现可有多种形式，但主要不外乎顺烟气流向和沿炉膛断面两种。

烟气流向空气分级燃烧(轴向分级燃烧)是把燃烧所需要的空气分两部分送入炉膛:一部分为主二次风，约占总二次风量的70%～85%；另一部分为火上风，约占总二次风量的15%～30%。因此，炉膛内的燃烧分成3个区域，即热解区、贫氧区和富氧区。贫氧区中燃料不完全燃烧，抑制了燃料性NOx的生成；富氧区促成了燃料的完全燃烧。整个过程减少了热力型NOx的生成，同时抑制了燃料型NOx的生成，降低了NOx的总排放量，实现了高效低NOx燃烧的要求。

等高并列式两段再生催化裂化的第一再生器是贫氧状态，第二再生器是富氧状态，在混合烟道时虽然温度高，但其氧含量并没有第二再生器高，因此，该工艺较类似于烟气流向空气分级燃烧过程。

由于二次风射流向边壁偏转，推迟了二次风与一次风的混合，降低了燃烧中心氧气浓度，使燃烧中心过剩空气系数α＜1，煤粉在缺氧条件下燃烧，抑制了NOx的生成，NOx的排放浓度降低。

在第一再生器内，待生剂从反应器通过待生斜管和船型分布器送到床层中间，主风沿再生器一周从再生器靠近边壁的位置吹入，和待生剂逆流接触，形成了再生器中心的贫氧区和边壁附近的富氧区的状况。在第二再生器内，增压风混合了部分第一再生器的烟气，将催化剂送到了第二再生器，在第二再生器的中心位置也形成了再生器中心的贫氧区和边壁附近的富氧区的状况，因此，也有利于降低NOx的排放浓度。

有研究表明，燃料型NOx是燃料中的N原子与氧结合生成NOx的前驱物，NOx的前驱物在过剩空气系数为1的条件下燃料型NOx的生成量，过剩空气系数大于或小于1，燃料型NOx的生成量分别随氧量的减小和增大而减小，这样在第一再生器的贫氧状态下和第二再生器的富氧状态下都是抑制燃料型NOx生成量的过程。

深入了解上述机理对于新建催化裂化装置节省投资有积极意义，部分催化裂化在设计上完全符合分级燃烧控制NOx的理论，在装置初始开工时，NOx就会较低，甚至不需要增上脱硝技术，尤其是两个再生器的催化裂化更可能在脱硝治理方面节省大量投资。

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