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一、NOx氮氧化物的生成機(jī)制
對(duì)于鍋爐來說,Nox的產(chǎn)生主要來自空氣中的氮?dú)夂瓦^量氧氣產(chǎn)生的熱力型Nox,熱力型NOx的產(chǎn)生和燃燒的溫度呈指數(shù)型關(guān)系,通常在燃燒溫度高于1000攝氏度的時(shí)候開始產(chǎn)生,而在1400度以上NOx的生成速度會(huì)急劇增加。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。根據(jù)鍋爐在實(shí)際工作中出現(xiàn)的問題,應(yīng)該優(yōu)化所需的控制曲線及控制系統(tǒng),改善其在有負(fù)荷時(shí)的響應(yīng)能力。
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;
2、降低氧含量。
二、低氮燃燒器和超低氮燃燒器類型
傳統(tǒng)的鍋爐燃燒器通常的NOx排放在120~150毫克左右。低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器。NOx排放在30毫克以下的通常稱為超低氮燃燒器。
傳統(tǒng)的燃燒器的高NOx排放主要源于下述幾個(gè)原因:
1、為了保證燃燒充分,采用了較大的過量空氣;
2、燃燒溫度通常在1800度左右。
三、低氮燃燒器三、低氮燃燒器通?;谙铝屑夹g(shù)
1.電子比例調(diào)節(jié)和氧含量控制技術(shù);來控制氧含量;
2.FGR煙氣再循環(huán)技術(shù),來降低火焰溫度和氧含量;
3.全預(yù)混的表面燃燒技術(shù)來降低火焰溫度和實(shí)現(xiàn)充分燃燒;
上述技術(shù)中,通常是低氮燃燒器的必須配置。基于上述技術(shù),市場(chǎng)的低氮燃燒器主要分為以下類型:
四、各低氮燃燒器優(yōu)缺點(diǎn)介紹
1、FGR低氮燃燒器
FGR低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox在全火范圍內(nèi)控制到65毫克,極限大約在40毫克左右,進(jìn)一步降低NOx排放可能導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定,或者犧牲可調(diào)比等弊端。
2、表面燃燒超低氮燃燒器
表面燃燒超低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox在全火范圍內(nèi)控制到30毫克以內(nèi),其優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單,不需要FGR煙氣再循環(huán)管道;其主要缺點(diǎn)是需要過濾空氣,加大了維護(hù)工作量;同時(shí)氧含量在7%左右,降低了部分燃燒效率。
3、表面燃燒 FGR超低氮燃燒器
表面燃燒 FGR超低氮燃燒器結(jié)合了表面燃燒的NOx控制優(yōu)點(diǎn)和FGR降氧含量?jī)?yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)在全火范圍控制NOx到20毫克水平,同時(shí)控制氧含量在3%以內(nèi),化燃燒效率。其主要短處是設(shè)備成本提高。
通過將低氮氧化物排放燃燒器與先進(jìn)的SLATETM燃燒器管理系統(tǒng)集成,超低氮氧化物排放鍋爐燃燒器在全功率段可實(shí)現(xiàn)超低氮氧化物排放,并可接受在線監(jiān)測(cè),同時(shí)可以幫助節(jié)約2%至3%的燃料消耗。這對(duì)于1至4噸的鍋爐市場(chǎng)來說,是十分理想的選擇。此外,獨(dú)特的一體式設(shè)計(jì)還能為鍋爐應(yīng)用節(jié)省更多空間,且非常易于安裝和維護(hù)。相關(guān)研究結(jié)果表明,火力發(fā)電是空氣中NOx的主要來源,當(dāng)空氣中的NOx溶于水之后會(huì)生成,這種雨會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境帶來極大程度的危害,并且酸雨還會(huì)對(duì)建筑物、工業(yè)設(shè)備等造成嚴(yán)重腐蝕,進(jìn)而引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
過程控制部大中華區(qū)副總裁兼總經(jīng)理陳延表示:一直致力于通過先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)支持中國(guó)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期增長(zhǎng)。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格,國(guó)內(nèi)的客戶對(duì)于環(huán)境友好型的燃燒器解決方案需求也在與日俱增。系列超低 氮氧化物排放鍋爐燃燒器應(yīng)運(yùn)而生,能夠很好地滿足中國(guó)客戶的這一需求。非常榮幸的是,是少數(shù)可以提供整套超低排放解決方案的公司之一。2優(yōu)化熱工的自動(dòng)控制利用低氮技術(shù)改造后,鍋爐內(nèi)的燃料燃燒時(shí)間變長(zhǎng),因此要優(yōu)化調(diào)整熱工的控制系統(tǒng)和控制曲線。”
中國(guó)政府對(duì)燃燒供熱行業(yè)制定了頗為嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)。北京市環(huán)保局新出臺(tái)的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,自2017年4月1日起,新建商業(yè)及工業(yè)鍋爐的氮氧化物排放不得高于每立方米30 毫克。行業(yè)內(nèi)兩種主要的傳統(tǒng)技術(shù) -- 煙氣再循環(huán)(FGR)技術(shù)和表面燃燒技術(shù) -- 都不能完全滿足低排放要求,同時(shí)還犧牲了燃燒效率。系列是采用全新、獨(dú)特燃燒器技術(shù)且實(shí)現(xiàn)超低氮氧化物排放的系統(tǒng),并通過集成SLATE燃燒器管理系統(tǒng)讓整個(gè)燃燒過程更加經(jīng)濟(jì)、、靈活和安全。專家預(yù)測(cè),隨著北京鍋爐排放新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,低氮燃燒器會(huì)在未來3到5年內(nèi)派上大用場(chǎng),用來提升大批小區(qū)供熱燃?xì)忮仩t的排放清潔度。
此外,還擁有互聯(lián)功能,可實(shí)時(shí)采集和上傳數(shù)據(jù)以便進(jìn)行分析,進(jìn)而顯著提升系統(tǒng)的運(yùn)行、服務(wù)和故障診斷等能力。系列還可提供獨(dú)特的分體式設(shè)計(jì)。相比于傳統(tǒng)技術(shù),該設(shè)計(jì)不需要附加設(shè)備,可以避免風(fēng)險(xiǎn)及其它影響,更加適用于燃燒器的升級(jí)改造項(xiàng)目。
關(guān)于低NOx燃燒四角切圓燃燒系統(tǒng)煤粉噴燃器與二次風(fēng)噴嘴是分開布臵的,燃料風(fēng)、輔助風(fēng)和燃盡風(fēng)是分批加入射流火焰,煤粉火焰是一種邊燃燒邊同二次風(fēng)混合的擴(kuò)散火焰,因此形成了一種較長(zhǎng)的火焰結(jié)構(gòu)。這種燃料與空氣混合方式,本身就具備有分級(jí)燃燒的性質(zhì),對(duì)于降低NOx的生成起到有利的作用。特別是一次風(fēng)射流切圓較小、二次風(fēng)射流切圓較大,更加推遲了一、二次風(fēng)的初期混合,加強(qiáng)了空氣分級(jí)的效果,更是起到抑制NOx的生成作用。四角切圓燃燒的鍋爐NOx排放量為600~1000mg/m3,我廠450-500mg/m3,前后墻對(duì)沖燃燒的鍋爐NOx排放量為850~1200mg/m3,二期600mg/m3左右,三四期800-900mg/m3,這說明四角切圓燃燒本身有低NOx生成的基礎(chǔ)。低氮燃燒技術(shù)性能特征及其燃燒器的分類一、低氮燃燒技術(shù)及性能特征1、單段火、兩段火、兩段火漸進(jìn)式/比例調(diào)節(jié)2、能適應(yīng)任何類型的燃燒室。
不足之處在:但是四角切圓燃燒器會(huì)因?yàn)橐恍┢渌?,而造成結(jié)渣。結(jié)渣的危害不用我說大家都了解,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成炸膛。
WR燃燒器
1. 所謂濃淡燃燒器,就是采用將煤粉——空氣混合物氣流,即一次風(fēng)氣流分離成富粉流和貧粉流兩股氣流,這樣可在一次風(fēng)總量不變的前提下提高富粉流中的煤粉濃度。
2. 富粉流中燃料在過量空氣系數(shù)遠(yuǎn)小于1的條件下燃燒,貧粉流中燃料則在過量空氣系數(shù)大于或接近1的條件下燃燒,兩股氣流合起來使燃燒器出口的總過量空氣系數(shù)仍保持在合理的范圍內(nèi)
3. 濃淡分離原理
(1)離心式煤粉濃縮器用在W型火焰鍋爐上;
(2)利用管道轉(zhuǎn)彎所產(chǎn)生的離心力使煤粉濃縮,在四角切圓燃燒的爐膛上得到應(yīng)用
它實(shí)質(zhì)上也是一種濃淡分離的類型。它是利用2,3口不同的彎管角度實(shí)現(xiàn)濃淡分離的。
然后,通入到鍋爐燃燒中,起到氮類化合物的減排。
但是由于彎管的作用,有可能使煤粉在彎管內(nèi)燃燒,破壞燃燒器
低氮燃燒器的目的是控制燃料和空氣混合在每一個(gè)燃燒器,以創(chuàng)建更大和更分枝火焰。從而降低了火焰的峰值溫度,減少了氮氧化物的生成。改進(jìn)后的火焰結(jié)構(gòu)也減少了火焰熱部分可用的氧氣量,從而提高了工業(yè)燃燒器的效率。燃燒、還原和燃盡在傳統(tǒng)的低氮燃燒器中分為三個(gè)階段。在初始階段,燃燒發(fā)生在富含燃料的缺氧區(qū),其中NOx形成。還原氣氛如下:碳?xì)浠衔镄纬?,與已形成的氮氧化物反應(yīng)。在第三階段,內(nèi)部空氣分級(jí)完成燃燒,但可能導(dǎo)致額外的氮氧化物生成。水冷壁的沾污結(jié)渣情況會(huì)有很大改善,爐內(nèi)水冷壁吸熱增強(qiáng),爐膛出口煙溫下降,鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫下降。然而,這可以通過在空氣稀薄的環(huán)境中完成燃燒來小化。
低氮燃燒器可以結(jié)合其他主要措施如過熱空氣或煙氣再循環(huán)、再燃。工廠經(jīng)驗(yàn)表明,低NOx工業(yè)燃燒器與其他主要措施的結(jié)合,可達(dá)到74%的NOx去除效率。大量的低NOx燃燒器已開發(fā)和目前使用的370多個(gè)燃煤機(jī)組(125千瓦)。盡管如此,開發(fā)工作仍在繼續(xù)加強(qiáng)設(shè)計(jì),提高現(xiàn)有燃燒器的性能,并開發(fā)新的和先進(jìn)的低氮燃燒器。意外泄露的環(huán)保油也能自然風(fēng)干,不會(huì)象柴油或液化氣那樣污染環(huán)境,造成安全隱患。
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