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低氮燃燒器工作原理和分類
發(fā)布時(shí)間:2021/5/18
從NOx的產(chǎn)生機(jī)理來看,燃油/氣鍋爐控制NOx的技術(shù)也主要著眼于兩個(gè)方向:降低燃燒火焰溫度和降低氧含量。因此,抑制NOx的生成的一個(gè)重要措施就是從燃燒器入手。那么什么是低氮燃燒器?它的原理是什么呢?
低氮燃燒器是指燃料燃燒過程中NOx排放量低的燃燒器。傳統(tǒng)的天然氣鍋爐燃燒器通常的NOx排放在120~150mg/m3左右。而低氮燃燒器通常的NOx排放在30~80 mg/m3的左右。NOx排放在30 mg/m3以下的通常稱為超低氮燃燒器。目前低氮燃燒器按原理大致可分為以下幾類:
01階段燃燒器
根據(jù)分級燃燒原理設(shè)計(jì)的階段燃燒器,使燃料與空氣分段混合燃燒,由于燃燒偏離理論當(dāng)量比,故可降低氮的生成。
02自身再循環(huán)燃燒器
一種是利用助燃空氣的壓頭,把部分燃燒煙氣吸回,進(jìn)入燃燒器,與空氣混合燃燒。由于煙氣再循環(huán),燃燒煙氣的熱容量大,燃燒溫度降低,NOx減少。
另一種自身再循環(huán)燃燒器是把部分煙氣直接在燃燒器內(nèi)進(jìn)入再循環(huán),并加入燃燒過程,此種燃燒器有抑制氧化氮和節(jié)能雙重效果。
03濃淡型燃燒器
其原理是使一部分燃料作過濃燃燒,另一部分燃料作過淡燃燒,但整體上空氣量保持不變。由于兩部分都在偏離化學(xué)當(dāng)量比下燃燒,因而NOx都很低,這種燃燒又稱為偏離燃燒或非化學(xué)當(dāng)量燃燒。
04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。此外,火焰小縮短了氧、氮等氣體在火焰中的停留時(shí)間,對“熱反應(yīng)NO”和“燃料NO”都有明顯的抑制作用。
05混合促進(jìn)型燃燒器
煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)間是影響NOx生成量 的主要因素之一,改善燃燒與空氣的混合,能夠使火焰面的厚度減薄,在燃燒負(fù)荷不變的情況下,煙氣在火焰面即高溫區(qū)內(nèi)停留時(shí)間縮短,因而使NOx的生成量降低。混合促進(jìn)型燃燒器就是按照這種原理設(shè)計(jì)的。
06低氮預(yù)燃室燃燒器
預(yù)燃室是近10年來我國開發(fā)研究的一種高效率、低氮分級燃燒技術(shù),預(yù)燃室一般由一次風(fēng)(或二次風(fēng))和燃料噴射系統(tǒng)等組成,燃料和一次風(fēng)快速混合,在預(yù)燃室內(nèi)一次燃燒區(qū)形成富燃料混合物,由于缺氧,只是部分燃料進(jìn)行燃燒,燃料在貧氧和火焰溫度較低的一次火焰區(qū)內(nèi)析出揮發(fā)分,因此減少了NOx的生成。
任何一種低氮燃燒技術(shù)實(shí)質(zhì)都是對燃燒過程進(jìn)行管控的技術(shù)。根據(jù)我國低氮燃燒器20年的使用經(jīng)驗(yàn),工業(yè)鍋爐要實(shí)現(xiàn)真正持續(xù)可靠的低氮燃燒,僅僅更換或改造燃燒器是不夠的,還需要設(shè)計(jì)與燃燒器匹配的低氮鍋爐,并對燃燒管控裝置進(jìn)行升級。
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