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中小型燃气锅炉低氮排放有效解决方案

作者: 西安燃烧器生产商 来源: 未知 时间: 2020-06-17 浏览次数:
现有低NOx燃烧手艺首要环绕若何降低燃烧温度,削减热力型NOx生成开展的,首要手艺包罗分级燃烧、预混燃烧、烟气再轮回、多孔介质催化燃烧和无焰燃烧。 (1)无焰燃烧 传统的火焰

现有低NOx燃烧手艺首要环绕若何降低燃烧温度,削减热力型NOx生成开展的,首要手艺包罗分级燃烧、预混燃烧、烟气再轮回、多孔介质催化燃烧和无焰燃烧。

(1)无焰燃烧
传统的火焰燃烧分为预混燃烧和扩散燃烧,其首要特点包罗:①燃料与氧化剂在高温下反映,温度越高越有助于火焰的不乱;②火焰面可视(甲烷燃烧的火焰一样为蓝色,有碳烟发生时为黄色);③大多数燃料在很薄的火焰层内完成燃烧,可是燃烧反映会鄙人游的不成见的区域内完成。
为了建树一个火焰,燃料与氧化剂之比必需在可燃极限之内,同时需要焚烧装配。一样情形下,火焰在点燃今后一样本身充任焚烧器,对来流进行焚烧。这就需要足够高的火焰温度来达到最小焚烧能量,然则高的火焰温度会使得NOx生成增加。
经研究,在炉内温度为1000℃,空气预热到650℃的环境下,燃料在无焰的情形下燃烧,一氧化碳低于1ppm,NOx接近于零排放。
为了不变火焰,可视的燃烧过程需要在燃烧后发生很强的烟气回流;对于无焰燃烧,烟气回流发生在燃烧之前,甚至可能在燃烧器傍边,如许再轮回的烟气加热了预混的燃料,降低了炉膛温度,扩大了反映区域。
无焰燃烧火焰分布平均,燃烧温度低,同时羟基生成少,这使得NOx发生更少。无焰燃烧需要以下前提:①差别射入高动量的空气和燃料流;②大量内部的或者外部的高温燃烧产品轮回;③热量的快速移除,以包管炉膛内遍地均未达到绝热火焰温度。无焰燃烧不需要传统的稳燃装配或前提(好比强涡)。

(2)燃料分级燃烧或空气分级燃烧
热力型NOx生成很大水平上取决于燃烧温度。燃烧温度在当量比为1的情形下达到最高,在贫燃或者富燃的环境下进行燃烧,燃烧温度会下降多少。运用该道理开发出了分级燃烧手艺。
空气分级燃烧第一级是富燃料燃烧,在第二级到场过量空气,为贫燃燃烧,两级之间插手空气冷却以包管燃烧温度不至于太高。燃料分级燃烧与空气分级燃烧正好相反,第一级为燃料稀相燃烧,而在第二级到场燃料使适合量比达到要求的数值。这两种方式最终将会使整个系统的过量空气系数连结一个定值,为今朝遍及采用的低氮燃烧掌握手艺。

(3)贫燃预混燃烧手艺
预混燃烧是指在夹杂物点燃之前燃料与氧化剂在分子层面上完全夹杂。对于掌握NOx的生成,这项手艺的长处是能够经由当量比的完全节制实现对燃烧温度的掌握,从而降低热力型NOx生成速度,在有些情形下,预混燃烧和部门预混可比非预混燃烧削减85%-90%的NOx生成。别的,完全预混还能够削减因过量空气系数不平均性所导致的对NOx生成掌握的降低。然则,预混燃烧手艺在平安性掌握上仍存在未解决的手艺难点:一是预混气体因为其高度可燃性可能会导致回火;二是过高的过量空气系数会导致排烟损失的增加,降低了汽锅热效率。
燃气锅炉低氮排放有效解决方案 (4)外部烟气再轮回和内部烟气再轮回手艺
燃烧温度的降低能够经由在火焰区域到场烟气来实现,到场的烟气吸热从而降低了燃烧温度。过程将烟气的燃烧产品插手到燃烧区域内,不仅降低了燃烧温度,削减了NOx生成;同时到场的烟气降低了氧气的分压,这将削弱氧气与氮气生成热力型NOx的过程,从而削减NOx的生成。按照应用道理的分歧,烟气再轮回有两种应用格局,离别为外部烟气再轮回与内部烟气再轮回。
对于外部烟气再轮回手艺来说,烟气从汽锅的出口过程一个外部管道,从头插足到炉膛内。凭据研究,外部烟气再轮回能够削减70%的NOx生成。外轮回比例对NOx掌握效验也有较大影响,跟着外轮回比例的增加NOx降低幅度也加倍显著,但轮回风机电耗也将增加。
对于内部烟气再轮回,烟气回流到燃烧区域首要经由燃烧器的气体动力学。内部烟气再轮回首要经由高速喷射火焰的卷吸感化或者旋流燃烧器使得气堕胎生扭转达到轮回效验。
经由运用一个旋流器或者切向气流进口来生成一个有切向速度的气流,扭转过程即发生了涡流。涡流的强度或许用一个无量纲数旋流度S透露。当旋流度跨越0.6,气流中将会发生足够的径向和轴向压力梯度,这会导致气流回转,在火焰中心发生一个环形的再轮回区域。中心再轮回区域的高温气体将回到燃烧器喉部,这确保了对冷的未燃烧气体的焚烧,同时过程降低火焰温度和降低氧气分压削减NOx生成。

(5)多孔介质催化燃烧
降低火焰温度的另一个举措就是尽可能快和多的增强火焰对外的传热。在燃烧器内增加了多孔介质(PIM),使得燃烧回响发生在多孔介质内,如许从燃烧器到四周情况的辐射和对流换热就被增强了。实验表明,使用PIM燃烧器的燃烧温度低于1600K,NOx生成量在5-20ppm阁下。
PIM燃烧器还或许在燃烧器进口处添加催化剂,如许燃料分子和氧化剂分子就会以一个比力低的活化能在催化剂概况进行反响。如许回响温度比拟于同类的燃烧要更低。因为反映过程只在催化剂轮廓进行,不会发生NOx,如许催化燃烧的NOx生成或许降至1ppm。催化燃烧的弱点就是必需包管活性外面在一个角力低的温度下不被氧化或蒸发,且催化剂造价相对较高,难以获得工业化应用。

(6)全预混概况燃烧手艺降低NOx排放的可行性及实现格局
"全预混金属纤维外面燃烧手艺"将空气和自然气在进入燃烧室之前按比例完全夹杂,使自然气充实燃烧的同时,降低火焰温度以削减NOx的发生,使NOx在运行工况下最高排放可掌握到30ppm以下;同时还降低空气的需求量,提高烟气的露点,使烟气尽早进入冷凝阶段,以进一步提高燃烧效率。
国外的金属纤维燃烧器产物已经有多年的应用经验,而且配套了铸铝等高效率的换热构造,排放结果毋庸置疑;但也存在必需在其配套换热器中才能达到排放效验的坏处;在低氮排放要求下,传统的燃烧机面临必需替换的刁难场面,而昂贵的新装备无疑也带来了不菲的使用成本。

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