工业燃烧设备低NOx燃烧技术分析.pdf

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1、区域供热20153期工业燃烧设备低NO燃烧技术分析北京建筑大学马兆康【摘要】本文对氮氧化物的生成机理进行了分析，并介绍了旋流燃烧、空气／燃料分级低NO燃烧、o：／Co燃烧，高温空气燃烧(HTAC)等几种新型的工业低NO燃烧技术。初步探讨了低氮燃烧技术应用前景其中。旋流燃烧可以提高燃烧的稳定性，其旋流强度有最佳值但应综合考虑各种因素影响；空气／燃料分级低No燃烧采用空气与燃料都分级的形式送入炉膛，低成本下获得较好的效果：高温空气燃烧技术(HTAC)与o／co燃烧技术的结合则有可能实现化石能源的“零排放”。【关键

2、词】低No燃烧旋流燃烧空气／燃料分级O，／CO，燃烧HTAC0引言90％，其余为NO2。因此，在研究NO的生成途氮氧化物的排放是形成酸雨、光化学污径时，主要研究NO的生成途径。根据NO生染、臭氧层破坏等环境问题的重要原因。研究成途径，可将其分为三种：①热力型NO，它是结果显示．1990-2010年中国氮氧化物排放指空气中的N，被高温(1500K以上)氧化而总量从878万t上升到2398万t．其中由工生成的NO。②快速型NO，它是燃料对空气业拉动产生的氮氧化物排放占比高达中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应7

3、0％Ell。因此．我国对于减少氮氧化物排放有生成的NO。③燃料型NO，它是指燃料中的着十分迫切的要求含氮化合物在燃烧过程中进行热分解继而进NO在工业生产中的排放主要来自于如一步氧化而成NO冶金、电力、石化等行业的工业窑炉。目前，国对于热力型NO，其主要影响因素为：温际主流的降低NO排放的技术分为两种，烟度、当量比、停留时间、空气中氧气浓度。而快气净化技术和低NO燃烧技术。烟气净化技速型NO是烃类燃料在燃料过浓时，预混燃术投资相对较高。而低NO燃烧技术可以在烧产生．其生成点在燃烧反应带(火焰面)内，较低投资的基

4、础上，极大地减少NO排放。上相对热力型。快速型NO受温度影响小。在煤世纪70年代以来．国内外开发出一系列降低炭燃烧过程中燃料型NO是NO的主要组成NO的燃烧技术及燃烧设备，近年来随着技部分(70％以上)，其生成过程与煤的热解产术的不断完善．富氧燃烧技术、高温空气燃烧物以及氧气浓度关系密切．而燃料气、燃料油技术等新技术陆续推广应用。本文对NO生中则通常只含少量燃料氮。从NO的生成机成机理进行了介绍．并着重分析了目前主流理着手，抑制NO的生成主要有以下几方面：的以及新型的低NO燃烧技术。①降低燃烧温度，防止产生局

5、部高温区；②降1Nox生成机理低过量空气系数和氧气浓度：③缩短烟气在天然矿物燃料(天然气、煤炭、石油)燃烧高温区的停留时间值得注意的是以上几点过程中NO是其主要生成的氮氧化物．约占与提高燃尽率的原则相冲突．所以在锅炉的一9一区域供热2015．3期化率则为11~28％和30～50％温度在富燃及贫燃气氛下对挥发分氮的转化率起到相反的作用气相反应中．高温的贫燃环境下挥发分空气一氮对循环NO的还原起到了主要作用，而在富燃气氛中CH则起到了更重要的作用。2．4高温空气燃烧技术图5OdCO：燃烧技术原理图高温空气燃烧(h

6、ightemperatureair情况下，富氧燃烧改造后NO的生成量可降combusti0n．HTAC)是20世纪8O年代末逐渐低至改造前的47．3％。增加烟气再循环后，由发展起来的一项高效低排放的新型燃烧技于烟气再循环形成的NO再燃可使富氧燃烧术由于燃烧是反应物被稀释后在低氧的氛的NO净生成量降低72％。CroisetE佗]在试验围中进行。因此也称为温和与深度低氧稀释中得到了相似的结论．较之空气条件下的燃燃烧(moderate&intenselowoxygendilution．烧，在odco氛围下燃烧，NO

7、的排放率可以MILD)由于燃烧中不存在稳定的火焰锋面，大幅降低，增加烟气循环后，NO的排放率可所以也可称为无焰燃烧或无焰氧化(flameless进一步降低40％～50％oxidation，FL0X)。odco，燃烧技术可以大幅减少NO的排高温空气燃烧大多采用高效烟气和空气放．这已经成为国内外学者的共识，而对于其换热装置．将空气加热到燃料的自然温度以减排的机理则有着不同的讨论Okazaki[”]的上(通常1000~C以上)，通过喷嘴，将空气与燃研究表明，在odco氛围中NO的减少，主要料分别高速射入炉膛内．卷吸

8、烟气以稀释反来自于以下三个方面：①高CO浓度的燃烧应物，实现在贫氧的环境中燃烧。KATSUKI[区．在焦炭的催化作用下CO对NO的还原作对丙烷在HTAC条件下的研究表明．当预热用得到加强；②燃料氮对循环NO的还原；温度达到1200k以上时．即使氧浓度为3％．③燃烧区的挥发分对循环NO的还原。这三依然可以获得稳定的燃烧在既有的抑制NO者对总的N0减少的贡献率分别为低于的方法．如分段燃烧．烟气再循环等都