1 低熱值燃?xì)馊紵匦?

低熱值氣體燃料并沒(méi)有明確的概念，通常根據(jù)氣體燃料自身發(fā)熱量可將氣體燃料分為高熱值燃料（Q＞15.07MJ/m3）、中熱值燃料（6.28MJ/m3＜Q＜15.07MJ/m3）及低熱值燃料（Q＜6.28MJ/m3），工業(yè)中常見(jiàn)的低熱值氣體燃料主要有化工過(guò)程低熱值尾氣、高爐煤氣、石油化工行業(yè)冶煉尾氣、煤礦低濃度氣等。下圖反映的是燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關(guān)系，其中熱力型Nox的溫度關(guān)系同樣適合于鍋爐燃燒器。其中，高爐煤氣、煤層氣等熱值介于3.0～6.28MJ/m3的低熱值燃料的研究應(yīng)用已逐步展開(kāi)，但在工業(yè)生產(chǎn)中還存在一些工業(yè)廢氣，含有少量的可燃成分，熱值非常低，甚至遠(yuǎn)低于3.0MJ/m3，這種超低熱值燃?xì)夥N類(lèi)很多，比如某些煤層氣、生物質(zhì)氣化氣、垃圾掩埋坑氣、炭黑尾氣、一些工藝廢氣等。超低熱值燃?xì)獗鹊蜔嶂等細(xì)恻c(diǎn)火、穩(wěn)燃更困難，能量密度低，長(zhǎng)距離輸送不經(jīng)濟(jì)，在當(dāng)?shù)貨](méi)有合適的熱用戶(hù)時(shí)只能直接放散，既浪費(fèi)能源又污染環(huán)境。

低熱值燃?xì)馊紵魈匦灾饕ㄒ韵聨讉€(gè)方面：

（1）燃?xì)庵锌扇汲煞稚?，熱值低，著火溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷y以點(diǎn)火及穩(wěn)定燃燒；

（2）燃?xì)鈮毫Φ颓也▌?dòng)范圍大，壓力過(guò)低、速度過(guò)慢時(shí)容易回火；

（3）低熱值燃?xì)舛酁榛どa(chǎn)線(xiàn)的尾氣，需對(duì)多條生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行匯總綜合利用，燃?xì)獾牧髁孔兓螅?

（4）化工工藝過(guò)程的操作對(duì)尾氣的成分及熱值影響較大，尾氣的燃燒工藝如配風(fēng)系數(shù)需及時(shí)匹配調(diào)整，否則容易熄火。

2 低熱值燃?xì)獾姆€(wěn)燃技術(shù)

根據(jù)燃燒理論，為保證低熱值燃?xì)獾姆€(wěn)定燃燒，主要的穩(wěn)燃措施包括優(yōu)化著火條件、提高火焰溫度以及優(yōu)化燃燒場(chǎng)分布等。

（1）優(yōu)化著火條件

低熱值氣體燃料的著火極限高，著火比較困難，燃燒溫度也較低。為此，需要提高燃?xì)鉄嶂?，降低燃料著火下限。如摻燒高熱值燃料，提高混合燃?xì)獾臒嶂?，降低著火溫度；燃料和空氣預(yù)熱提高初始溫度。

（2）提高火焰溫度

燃燒溫度的提髙可強(qiáng)化爐內(nèi)輻射換熱并改善爐內(nèi)的燃燒狀況。SHAPE*MERGEFORMAT低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器。而實(shí)際火焰溫度與裝置類(lèi)型、燃燒效率、燃料種類(lèi)、空氣/燃?xì)忸A(yù)熱溫度等有關(guān)。如：強(qiáng)化燃料和空氣的混合，降低不完全燃燒損失；合理設(shè)計(jì)爐膛結(jié)構(gòu)，進(jìn)行絕熱燃燒，減少系統(tǒng)散熱量；降低空氣過(guò)剩系數(shù)或采用純氧/富氧燃燒。

（3）優(yōu)化燃燒場(chǎng)分布

燃燒場(chǎng)的分布包括燃?xì)?、空間以及煙氣在燃燒空間的分布，燃燒場(chǎng)特別是溫度場(chǎng)的優(yōu)化分布來(lái)源于高溫?zé)煔鈱?duì)新鮮燃?xì)狻⒖諝獾募訜?，進(jìn)而促進(jìn)空氣與煙氣短時(shí)間內(nèi)升溫至著火溫度。如旋流燃燒中心回流區(qū)強(qiáng)化燃燒，提高火焰溫度；鈍體穩(wěn)定燃燒技術(shù)。

2.1 摻燒高熱值氣體燃料

摻燒高熱值氣體燃料分為兩種類(lèi)型：

（1）采用高熱值輔助燃料，作為長(zhǎng)明燈使用，形成穩(wěn)定的高溫?zé)嵩?，引燃主流燃?xì)夂涂諝饣旌衔铮?

（1）全混型摻混燃燒，以均勻混合的高低熱值燃?xì)鉃槿剂?，可燃物含量增加，降低著火溫度，提高燃燒溫度，改善了燃燒條件。分割火焰型燃燒器其原理是把一個(gè)火焰分成數(shù)個(gè)小火焰，由于小火焰散熱面積大，火焰溫度較低，使“熱反應(yīng)NO”有所下降。該方法在低熱值燃?xì)夥€(wěn)定燃燒中較為常用。需要注意的是，因高熱值燃料成本較高，在保證低熱值氣體燃料穩(wěn)定燃燒的前提下，髙熱氣體燃料的摻燒比例越小，則經(jīng)濟(jì)性越好。文午祺、陳福龍等基于回流區(qū)分級(jí)著火原理，針對(duì)鈍體或旋轉(zhuǎn)氣流等形成的燃燒器噴口附近的高溫低速回流區(qū)，噴入小股高熱值燃料使其著火，然后點(diǎn)燃熱值僅為1250kJ/kg左右的超低熱值氣體主流，從而使火焰穩(wěn)定，燃燒強(qiáng)度提高。高低熱值燃料供熱比21：79，平均熱值1584kJ/kg。

2.2 富氧燃燒/純氧燃燒

燃燒反應(yīng)是燃料中可燃物與氧氣發(fā)生的氧化放熱反應(yīng)，富氧燃燒/純氧燃燒就是指以氧含量大于21%甚至達(dá)到100%的氧化劑與低熱值氣體燃料進(jìn)行混合燃燒。4．在爐膛中設(shè)立再燃區(qū)，利用在主燃區(qū)中燃燒生成的烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm等，將NO的還原成N2。在理論需氧量不變的前提下，氧含量的提高減少燃燒煙氣量，爐內(nèi)火焰溫度大幅度提高，不具備輻射能力的氮?dú)馑急壤郎p少，有利于提高煙氣黑度，增強(qiáng)有利于爐膛內(nèi)部輻射傳熱。但富氧燃燒因需要配備空氣分離裝置，故釆用富氧燃燒方法時(shí)，摻燒的空氣中的氧濃度不宜太高，否則會(huì)影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，這也需要在低熱值氣體燃料回收的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定燃燒所需的低氧濃度之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，一般富氧濃度在26%～31%時(shí)。

2.3 高溫空氣預(yù)熱燃燒

高溫空氣預(yù)熱技術(shù)是充分利用加熱爐的排煙余熱將助燃空氣加熱到1000℃，甚至更高，使加熱爐排煙溫度降低到200℃，預(yù)熱的高溫空氣可以增大燃燒速率、穩(wěn)定低熱值燃料燃燒。脫硝技術(shù)根據(jù)水泥窯氮氧化物的形成機(jī)理，水泥窯降氮減排的技術(shù)措施有兩大類(lèi)：一類(lèi)是從源頭上治理。該技術(shù)不僅能提高燃燒速率，還能回收尾排煙氣余熱，提高熱效率。朱彤、張健等對(duì)低熱值煤氣的高溫空氣燃燒過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，當(dāng)燃?xì)夂椭伎諝忸A(yù)熱溫度由600℃增加到1000℃，爐內(nèi)高溫度和平均溫度分別上升267℃和268℃，有利于低熱值燃?xì)夥€(wěn)定燃燒。趙巖采用空-煤氣雙預(yù)熱技術(shù)將空氣預(yù)熱到600℃以上，煤氣預(yù)熱到450℃以上，預(yù)熱后的低熱值煤氣可直接用于加熱爐燃燒，實(shí)現(xiàn)了低熱值煤氣的直接利用和廢氣余熱回收。高溫空氣預(yù)熱通常與蓄熱燃燒相結(jié)合，空氣通過(guò)換向閥進(jìn)入高溫蓄熱體，熱能釋放給助燃空氣，溫度提高到接近爐膛溫度，由于空氣溫度在燃?xì)獾闹瘘c(diǎn)以上，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。

2.4 旋流燃燒

旋流燃燒是利用氣流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)化低熱值煤氣燃燒和組織火焰的燃燒技術(shù)，能夠有效提高燃燒的強(qiáng)度和火焰的穩(wěn)定性。研發(fā)團(tuán)隊(duì)到美國(guó)、歐洲等國(guó)交流學(xué)習(xí)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況研發(fā)出了全預(yù)混燃燒技術(shù)。旋轉(zhuǎn)射流除了具有直流射流存在的軸向分速度和徑向分速度外，還有一個(gè)切向分速度，而且其徑向分速度在噴嘴出口附近比直流射流的徑向分速度大得多，在強(qiáng)旋轉(zhuǎn)氣流作用下，旋轉(zhuǎn)射流的內(nèi)部建立了一個(gè)回流區(qū)，不但從射流外側(cè)卷吸周?chē)橘|(zhì)，而且還從內(nèi)回流區(qū)中卷吸介質(zhì)，在燃燒過(guò)程中，從內(nèi)外回流區(qū)卷吸的高溫?zé)煔鈱?duì)著火的穩(wěn)定性起著十分重要的作用。郭濤通過(guò)對(duì)高爐煤氣燃燒火焰的傳播速度、回火、脫火以及旋轉(zhuǎn)射流的研究，研制了高爐煤氣雙旋流燃燒器，實(shí)現(xiàn)了高爐煤氣的穩(wěn)定燃燒。

陳寶明等利用旋流加強(qiáng)空氣與低熱值燃?xì)獾幕旌?，結(jié)合蓄熱穩(wěn)燃技術(shù)，成功研制了低熱值燃?xì)馊紵?，可?shí)現(xiàn)高爐煤氣、工業(yè)尾氣、炭黑尾氣等種類(lèi)的燃?xì)庠诓慌溟L(zhǎng)明火的情況下穩(wěn)定燃燒。

2.5 鈍體穩(wěn)燃

鈍體穩(wěn)燃機(jī)理是利用煙氣在鈍體后形成的高溫低速回流區(qū)作為穩(wěn)定的點(diǎn)火源。在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的氮的氧化物主要為NO和NO2，通常把這兩種氮的氧化物通稱(chēng)為氮氧化物NOx。當(dāng)空氣燃?xì)饫@過(guò)鈍體時(shí)，鈍體后形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，在回流區(qū)內(nèi)充滿(mǎn)回流的高溫?zé)煔?，使回流區(qū)成為內(nèi)部蓄熱體，在回流區(qū)外側(cè)與主流之間的區(qū)域，是新鮮燃?xì)饪諝饣旌衔锖蜔峄亓鳠煔獾耐牧骰旌蠀^(qū)，邊界上存在較大的徑向速度梯度，可燃混合物與高溫?zé)煔庵g發(fā)生強(qiáng)烈的質(zhì)量、動(dòng)量及能量交換，可燃混合物就不斷被加熱而升溫，并達(dá)到著火溫度開(kāi)始著火。

藎氣管道的大小必須足夠大，且保證充足的紅料壓力以便能夠達(dá)到燃燒器的牲能，維持燃燒器的功率完全取決子燃料壓差。

為防止堵窒管道組件或燃燒器氣體端口，必須經(jīng)常清潔燃?xì)夤艿?。在連接到燃燒器系統(tǒng)前，應(yīng)該對(duì)氣體管道中所有的污垢 水垢及管子內(nèi)涂涂料進(jìn)行吹掃_(dá)

主關(guān)斷閥布置在控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)和點(diǎn)火管路的前端，在準(zhǔn)備熄火佚閉期間用它來(lái)關(guān)斷點(diǎn)火燃料及主管道燃料。控制閥門(mén)關(guān)閉不是很緊密，主要系統(tǒng)關(guān)斷應(yīng)由一個(gè)手勁燃料開(kāi)關(guān)閥來(lái)完成。

燃?xì)庹{(diào)壓閥提供系統(tǒng)所需要的壓力。如果有多個(gè)支管路的調(diào)壓閥，那么每一個(gè)支營(yíng)路上的調(diào)壓閥都是獨(dú)立控制的。在一定壓力下，所有調(diào)壓閥能滿(mǎn)足整個(gè)燃燒器系統(tǒng)的需要，包括管道損失，

管道應(yīng)盡可能安裝在接近燃燒器的位置。

點(diǎn)火支管路應(yīng)安裝在燃?xì)庹{(diào)壓閥上游。同時(shí)在安全怏關(guān)閥下游，通常包括點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，點(diǎn)火調(diào)壓閥和點(diǎn)火電磁閥。建議 可將點(diǎn)火調(diào)壓閥、手動(dòng)針形閥或調(diào)節(jié)閥安裝在點(diǎn)火氣體進(jìn)口端附近。

燃料關(guān)斷閥應(yīng)連接到一個(gè)安全控制系統(tǒng)?？刂齐娐钒l(fā)出危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)應(yīng)關(guān)閉燃料供應(yīng)。系統(tǒng)每次啟動(dòng)(或之后重啟)，需要操作員操作手動(dòng)閥。當(dāng)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)快關(guān)閥允許自動(dòng)啟動(dòng) ( 或重新啟動(dòng)) 。

流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)燃?xì)饬鲿?，控制燃燒器的熱量輸出。它提供一個(gè)可調(diào)節(jié)的節(jié)流調(diào)節(jié)范圍，以匹配燃燒器的功能。

大多數(shù)線(xiàn)性燃燒器均提供氣體壓力測(cè)試連接，但也有助于提供一個(gè)額外的測(cè)試連接。即氣體調(diào)壓閥和流暈調(diào)節(jié)閥之間的管道，所有的連接必須接插頭而不能使用一個(gè)實(shí)際壓力的測(cè)裝置(計(jì)或壓力計(jì))

低NOx燃燒器及低氮氧化物燃燒器，是指燃料燃燒過(guò)程中NOx排放量低的燃燒器，采用低氮燃燒器能夠降低燃燒過(guò)程中氮氧化物的排放。

　　在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的氮的氧化物主要為NO和NO2，通常把這兩種氮的氧化物通稱(chēng)為氮氧化物NOx。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，燃燒裝置排放的氮氧化物主要為NO，平均約占95%，而NO2僅占5%左右。

　　一般燃料燃燒所生成的NO主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一是燃燒所用空氣（助燃空氣）中氮的氧化；二是燃料中所含氮化物在燃燒過(guò)程中熱分解再氧化。煙氣外循環(huán)(FGR)是燃燒器中一種非常有效降低氮氧化物排放的技術(shù),該技術(shù)對(duì)燃?xì)馊紵餍Ч貏e顯著。在大多數(shù)燃燒裝置中，前者是NO的主要來(lái)源，我們將此類(lèi)NO稱(chēng)為“熱反應(yīng)NO”， 后者稱(chēng)之為“燃料NO”，另外還有“瞬發(fā)NO”。

　　燃燒時(shí)所形成NO可以與含氮原子中間產(chǎn)物反應(yīng)使NO還原成NO2。實(shí)際上除了這些反應(yīng)外，NO 還可以與各種含氮化合物生成NO2。在實(shí)際燃燒裝置中反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，[NO2]/[NO]比例很小，即NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2很少，可以忽略。

　　降低NOx的燃燒技術(shù)

　　NOx是由燃燒產(chǎn)生的，而燃燒方法和燃燒條件對(duì)NOx的生成有較大影響，因此可以通過(guò)改進(jìn)燃燒技術(shù)來(lái)降低NOx，其主要途徑如下：

　　選用N含量較低的燃料，包括燃料脫氮和轉(zhuǎn)變成低氮燃料；

　　降低空氣過(guò)剩系數(shù)，組織過(guò)濃燃燒，來(lái)降低燃料周?chē)醯臐舛龋?/span>

　　在過(guò)?？諝馍俚那闆r下，降低溫度峰值以減少“熱反應(yīng)NO”；

　　在氧濃度較低情況下，增加可燃物在火焰前峰和反應(yīng)區(qū)中停留的時(shí)間。

　　減少NOx的形成和排放通常運(yùn)用的具體方法為：分級(jí)燃燒、再燃燒法、低氧燃燒、濃淡偏差燃燒和煙氣再循環(huán)等.

1、全預(yù)混技術(shù)

全預(yù)混原理就不多說(shuō)了，簡(jiǎn)單講就是把空氣和均勻混合后燃燒。目前主流。全預(yù)混銅管鍋爐原理

2、什么是表面燃燒？

表面燃燒技術(shù)就是預(yù)混過(guò)的混合氣通過(guò)金屬絲網(wǎng)表面后，附著燃燒頭表面短火焰燃燒，火焰呈亮藍(lán)色，暗紅色焰頭。理論上可以做成不同形狀。加熱精準(zhǔn)。鍋爐觀察孔觀看火焰3、什么是全預(yù)混金屬絲網(wǎng)表面燃燒器：

全預(yù)混金屬絲網(wǎng)表面燃燒器（簡(jiǎn)單叫全預(yù)混低氮燃燒器或者全預(yù)混表面燃燒器）就是利用了這兩種技術(shù)，由文丘里（混氣裝置）、直流變頻風(fēng)機(jī)、氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)的燃?xì)忾y門(mén)、金屬絲網(wǎng)編織或燒結(jié)的表面燃燒頭等配件組成。

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、可矢量比例調(diào)節(jié)輸出負(fù)荷、NOx和CO排放低。

缺點(diǎn)：容易堵塞造成負(fù)荷及空燃比衰減。

葆藍(lán)低氮燃燒器

4、什么鍋爐可以利用這幾種技術(shù)？

目前標(biāo)配這種技術(shù)的鍋爐主要有三種，銅管鍋爐、鑄鋁鍋爐、不銹鋼鍋爐。燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關(guān)系基于以上NOx的生長(zhǎng)機(jī)制，低氮燃燒器的控制NOx的技術(shù)也主要著眼于兩個(gè)方向：1、降低火焰溫度。這三種分別用換熱材料命名。均為模塊式，對(duì)目前分布式供熱概念非常貼合。小型化、大輸出、可拼接、排放低、等多種優(yōu)勢(shì)。模塊到一個(gè)什么概念，舉個(gè)例子就是一個(gè)供暖幾十萬(wàn)平米的供熱站，葆藍(lán)低氮鍋爐十幾臺(tái)冰箱大小的鍋爐搞定。還可以手機(jī)APP控制。無(wú)人值守，智能化。

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、排放低、小型化、智能、信息化等

缺點(diǎn)：燃燒頭容易堵、燃燒頭容易堵、燃燒頭容易堵，重要的事說(shuō)三遍。

堵塞之后造成負(fù)荷下降、空氣和比例失調(diào)、立式的銅管鍋爐和立式不銹鋼鍋爐7~15天清理一次。一般燃料燃燒所生成的NO主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一是燃燒所用空氣（助燃空氣）中氮的氧化。鑄鋁鍋爐及臥式不銹鋼鍋爐根據(jù)不同品牌，有的甚至要兩天清理一次空氣過(guò)濾器。（鑄鋁的燒頭橫置，更容易堵塞。立式銅管和立式不銹鋼因?yàn)闊^立式，只是下部分堵塞，所以比只能橫置的鑄鋁好一些。）

本來(lái)這種主流技術(shù)的燃?xì)忮仩t既能節(jié)能，又可降氮排放，但是這一衰減，就是美中不足甚至暴斂天物了。節(jié)能減排大打折扣。

如何應(yīng)對(duì)堵塞和衰減才是關(guān)鍵！

解決方案：

1、盡量選擇立式的全預(yù)混低氮鍋爐

2、選擇有自除塵技術(shù)（自脫灰技術(shù)）的低氮鍋爐及燃燒器

3、及時(shí)清理空氣過(guò)濾器

4、在線(xiàn)監(jiān)控設(shè)備的堵塞情況