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燃气窑炉低NOx燃烧技术

来源:凤凰vip彩票app下载 时间:2017-09-18 浏览数:

燃气窑炉燃烧系统中当燃气和空气在火焰高温区相遇就会因氮气和氧气反应产生NOx(主要NO,排放到大气之后,很快被氧化为NO2),属有毒气体,对人类和动植物的危害很大,还会产生毒性很强的光化学烟雾和酸雨,是当前环保工作中备受关注的问题。

燃气窑炉在燃烧过程中NOx可通过三个途径生成:温度(也称热力)型NOx、快速(也称瞬时)型NOx、燃料NOx,其中通常以温度型NOx为主。

通过实验研究了温度型氮氧化物的生成机理,得出如下控制温度型NOx生成的方法:1)降低燃烧温度水平,消除火焰局部高温炽热区;2)使燃烧在远离理论空气比的条件下进行;3)缩短在高温区内的停留时间。

据此研发了低NOx燃烧器,通过优化燃烧室内部、燃烧室与预混气喷嘴的设计,同时提高燃烧产物喷出速度(100m/s以上),有效减少了NOx的生成。

对于正在运行的燃气窑炉,在不改变原窑炉、燃烧系统和燃烧器的条件下,通过采用低氧燃烧、浓淡燃烧和正确控制炉膛压力防止冷空气流入等运行对策,也可以明显减少NOx生成,同时还能提高窑炉的性能和热效率。

1、低氧燃烧法:研究结果显示NOx生成的峰值通常发生在空气系数1.2左右。目前众多窑炉的燃烧器未设燃气和空气流量计、排烟成分分析仪,操作人员为避免不完全燃烧,通常使空气过剩的多一点,往往使空气系数落在1.2左右,产生较多的NOx。为了抑制NOx的产生,通过调节燃烧器的运行工况、实现低氧燃烧,就能降低NOx的排放。

2、浓淡燃烧法:对于装有多个燃烧器的窑炉,选择其中几个控制运行于空气过量,另外几个燃料过量,但每一个燃烧器都能安全正常燃烧。进入炉膛内燃烧产物中可燃成分会继续与过剩的氧气进行混合、燃烧。此时的燃烧过程属于扩散燃烧,燃烧速度取决于混合速度,它低于化学反应速度。可燃成分与氧气在炉膛内的混合速度远低于在燃烧室内的混合速度。因此它们在炉膛内的燃烧速度十分缓慢,化学反应热的释放也十分缓慢。炉膛内的燃烧过程既无高的火焰温度,也没有局部的高温区,因此NOx的生成速度很低,总的NOx生成量低于单一平均空气系数的生成量。

浓淡燃烧法因可燃气体在炉膛内的继续燃烧会使炉内温度更均匀,炉温越高越安全,并有利于燃烧完全。在配置高速烧嘴的炉子上使用,有利于可燃成分与氧气的混合,效果会更好。

3、正确控制炉膛压力,防止冷空气流入

窑炉的密封状况对NOx生成也会有显著的影响。正确控制炉压,对减少NOx生成量和提高工业炉的热效率都是有益的。

(北京工业大学武立云教授,郑州大学高温所马成良教授)


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