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國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤I(yè)鍋爐NOx控制技術(shù)現(xiàn)狀(上)

文章出處:江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司m.dnbgl.com責(zé)任編輯:江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司m.dnbgl.com人氣:-發(fā)表時(shí)間:2015-10-12 09:11【

現(xiàn)有低NOx燃燒技術(shù)主要圍繞如何降低燃燒溫度,減少熱力型NOx生成開展的,主要技術(shù)包括分級(jí)燃燒、預(yù)混燃燒、煙氣再循環(huán)、多孔介質(zhì)催化燃燒和無(wú)焰燃燒。
       (1)燃料分級(jí)燃燒或空氣分級(jí)燃燒

熱力型NOx生成很大程度上取決于燃燒溫度。燃燒溫度在當(dāng)量比為1的情況下達(dá)到最高,在貧燃或者富燃的情況下進(jìn)行燃燒,燃燒溫度會(huì)下降很多。運(yùn)用該原理開發(fā)出了分級(jí)燃燒技術(shù)。
空氣分級(jí)燃燒第一級(jí)是富燃料燃燒,在第二級(jí)加入過(guò)量空氣,為貧燃燃燒,兩級(jí)之間加入空氣冷卻以保證燃燒溫度不至于太高。燃料分級(jí)燃燒與空氣分級(jí)燃燒正好相反,第一級(jí)為燃料稀相燃燒,而在第二級(jí)加入燃料使得當(dāng)量比達(dá)到要求的數(shù)值。這兩種方法最終將會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)量空氣系數(shù)保持一個(gè)定值,為目前普遍采用的低氮燃燒控制技術(shù)。

(2)貧燃預(yù)混燃燒技術(shù)

預(yù)混燃燒是指在混合物點(diǎn)燃之前燃料與氧化劑在分子層面上完全混合,其工藝流程。對(duì)于控制NOx的生成,這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)當(dāng)量比的完全控制實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒溫度的控制,從而降低熱力型NOx生成速率,在有些情況下,預(yù)混燃燒和部分預(yù)混可比非預(yù)混燃燒減少85%—90%的NOx生成。另外,完全預(yù)混還可以減少因過(guò)量空氣系數(shù)不均勻性所導(dǎo)致的對(duì)NOx生成控制的降低。但是,預(yù)混燃燒技術(shù)在安全性控制上仍存在未解決的技術(shù)難點(diǎn):一是預(yù)混氣體由于其高度可燃性可能會(huì)導(dǎo)致回火;二是過(guò)高的過(guò)量空氣系數(shù)會(huì)導(dǎo)致排煙損失的增加,降低了鍋爐熱效率。

(3)外部煙氣再循環(huán)和內(nèi)部煙氣再循環(huán)技術(shù)

燃燒溫度的降低可以通過(guò)在火焰區(qū)域加入煙氣來(lái)實(shí)現(xiàn),加入的煙氣吸熱從而降低了燃燒溫度。通過(guò)將煙氣的燃燒產(chǎn)物加入到燃燒區(qū)域內(nèi),不僅降低了燃燒溫度,減少了NOx生成;同時(shí)加入的煙氣降低了氧氣的分壓,這將減弱氧氣與氮?dú)馍蔁崃π蚇Ox的過(guò)程,從而減少NOx的生成。根據(jù)應(yīng)用原理的不同,煙氣再循環(huán)有兩種應(yīng)用方式,分別為外部煙氣再循環(huán)與內(nèi)部煙氣再循環(huán)。
對(duì)于外部煙氣再循環(huán)技術(shù)來(lái)說(shuō),煙氣從鍋爐的出口通過(guò)一個(gè)外部管道,重新加入到爐膛內(nèi)。根據(jù)R?kke等的研究,外部煙氣再循環(huán)可以減少70%的NOx生成。外循環(huán)比例對(duì)NOx控制效果也有較大影響,隨著外循環(huán)比例的增加NOx降低幅度也更加明顯,但循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗也將增加。
對(duì)于內(nèi)部煙氣再循環(huán),煙氣回流到燃燒區(qū)域主要通過(guò)燃燒器的氣體動(dòng)力學(xué)。內(nèi)部煙氣再循環(huán)主要通過(guò)高速噴射火焰的卷吸作用或者旋流燃燒器使得氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)達(dá)到循環(huán)效果。燃燒器頭部加了一個(gè)循環(huán)杯,中間通過(guò)高速氣流,由于壓力差使得煙氣重新加入到燃燒區(qū)域中。通過(guò)高速氣流噴嘴達(dá)到循環(huán)效果。
通過(guò)運(yùn)用一個(gè)旋流器或者切向氣流進(jìn)口來(lái)生成一個(gè)有切向速度的氣流,旋轉(zhuǎn)過(guò)程即產(chǎn)生了渦流。渦流的強(qiáng)度可以用一個(gè)無(wú)量綱數(shù)旋流度S表示。當(dāng)旋流度超過(guò)0.6,氣流中將會(huì)產(chǎn)生足夠的徑向和軸向壓力梯度,這會(huì)導(dǎo)致氣流反轉(zhuǎn),在火焰中心產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形的再循環(huán)區(qū)域。中心再循環(huán)區(qū)域的高溫氣體將回到燃燒器喉部,這確保了對(duì)冷的未燃燒氣體的點(diǎn)火,同時(shí)通過(guò)降低火焰溫度和降低氧氣分壓減少NOx生成。


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