低氮燃烧的原理pdf

发布时间：2024-02-06 08:38:51| 来源：乐鱼平台登录

  氮氧化物的生成与温度有密切的关系，一般火焰温度越高，氮氧 化物的生成越多，反之亦然，这也是流化床炉得以环保的原因之一。 低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心； 淡相在外，贴近水冷壁。浓相在内着火时，火焰温度相比来说较高，但是 氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧 气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相比来说较低，故氮氧 化物的生成也不会很多。 根据氮氧化合物生成机理，影响氮氧化合物生成量的因素主要有 火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停滞时间和煤的特 性，而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面：降低火焰温度， 防止局部高温；降低过量空气系数和氧浓度，使煤粉在缺氧的条件下 燃烧。 简介： 用改变燃烧条件 的方法来降低 NOx 的排放，统称为低 NOx 燃烧技术 。在各种降低NOx 排放的技术 中，低NOx 燃烧技术采 用最广、相对简单、经济并且有效。 关键字 ：燃烧条件 NOx 燃烧技术 低NOx 燃烧器 用改变燃烧条件 的方法来降低NOx 的排放，统称为低NOx 燃烧技 术。在各种降低NOx 排放的技术中，低NOx 燃烧技术采用最广、相 对简单、经济并且有效。 目前主要有以下几种： 1 低过量空气燃烧 使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过 量氧的减少，能抑制NOx 的生成。这是一种最简单的降低NOx 排 放的方法。一般可降低NOx 排放15－20% 。但如炉内氧浓度过低（3% 以下），会造成浓度飞速增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞 灰含碳量增加，燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时，应选取最 合理的过量空气系数。 2 空气分级燃烧 基础原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃 烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70 －75% （相当于理论 空气量的80% ），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第 一级燃烧区内过量空气系数 α＜1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度 和温度水平。因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低 了生成NOx 的反应率，抑制了NOx 在这一燃烧中的生成量。为了完 成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上 方的专门空气喷口OFA （over fire air ）――称为火上风喷口送入炉 膛，与第一级燃烧区在贫氧燃烧条件下所产生的烟气混合，在α＞1 的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分两级供 入炉内，故称为空气分级燃烧法。 这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内 的过量空气系数越小，抑制NOx 的生成效果越好，但不完全燃烧产 物越多，导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此为 保证既能减少NOx 的排放，又保证锅炉燃烧的经济性和可*性，必须 正确组织空气分级燃烧过程。 若用空气分级燃烧方法改造现有煤粉炉，应对前墙或前后墙布置燃 烧器的原有炉膛进行改装，将顶层燃烧器改作火上风喷口，将原来 由顶层燃烧器送入炉膛的煤粉中形成富燃料燃烧，从而 NOx 生成。 可降低15－30% 。新设计的锅炉可在燃烧器上方设火上风喷口。 3 燃料分级燃烧 在燃烧中已生成的NO 遇到烃根 CHi 和未完全燃烧产物CO、H2 、C 和CnHm 时，会发生NO 的还原反应，反应式为： 4NO+CH4 =2N2+CO2+2H2O 2NO+2CnHm+(2n+m/2-1)O2 =N2+2nCO2+mH2O 2NO+2CO =N2+2CO2 2NO+2C =N2+2CO 2NO+2H2 = N2+2H2O 利用这一原理，将80-85%的燃料送入第一级燃烧区，在α1条件下， 燃烧并生成NOx 。送入一级燃烧区的燃料称为一次燃料，其余15-20% 的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区，在α1的条件下形成很 强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的NOx 在二级燃烧区内 被还原成氮分子，二级燃烧区又称再燃区，送入二级燃烧区的燃料又 称为二次燃料，或称再燃燃料。在再燃区中不仅使得已生成的 NOx 得到还原，还抑制了新的NOx 的生成，可使NOx 的排放浓度进一步 降低。 一般，采用燃料分级可使Nox 的排放浓度降低50% 以上。在再燃区 的上面还需布置火上风喷口，形成第三级燃烧区（燃尽区），以保 证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。这种再燃烧法又称为燃料 分级燃烧。 燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料， 例如煤粉炉可通过煤粉作为二次燃料。但目前煤粉炉更多采用碳氢 类气体或液体燃料作为二次燃料，是因为和空气分级燃烧相比，燃 料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃烧区，这合行燃料和烟气在再燃区 内的仪时间相对较短，所以二次燃料宜于选用煤粉作为二次燃料，也 要采用高挥发分易燃的煤种，而且要磨得更细。 在采用燃料分级燃烧时，为了有效地降低NOx 排放，再燃区是关键。 因此就需要研究在再燃区中影响Nox 浓度值的因素。 4 烟气再循环 目前使用较多的还有烟气再循环法，它是在锅炉的空气预热器前抽 取一部分低温烟气直接送入炉内，或与一次风或二次风混合后送入炉 内，这样不但可降低燃烧温度，而且也降低了氧气浓度，进而降低了 NOx 的排放浓度，。从空气预热器前抽取温度较低的烟气，通过再循 环风机将抽取的烟气送入空气烟气混合器，和空气混合后一起送入炉 内，再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比，称为烟气再 循环率 。 烟气再循环法降低NOx 排放的效果与燃料品种和烟气再循环有关。 经验表明，烟气再循环率为15-20%时，煤粉炉的NOx 排放浓度可降 低 25%左右 。NOx 的降低率随着烟气再循环率的增加而增加 。而且 与燃料种类和燃烧温度有关。燃烧温度越高，烟气再循环率对 NOx 降低率的影响越大。 电站锅炉和烟气再循环率一般控制在10-20%。当采用更高的烟气再 循环率时，燃烧会不稳定，未完全燃烧热损失会增加。另外采用烟气 再循环时需加装再循环风机、烟道，还需要场地，增大了投资，系统 复杂。对原有设备做改装时还会受到场地的限制。 烟气再循环法可在一台锅炉上单独使用，也可和其它低NOx 燃烧技 术配合使用，可用来降低主燃烧器空气的浓度，也可用来输送二次燃 料。需进行技术经济比较。 5 低NOx 燃烧器 煤粉燃烧器是锅炉燃烧系统中的关键设备。不但煤粉是通过燃烧器 送入炉膛，而且煤粉燃烧所需的空气也是通过燃烧器进入炉膛的。从 燃烧的角度看，燃烧器的性能对煤粉燃烧设备的可*性和经济性起着 最大的作用。从NOx 的生成机理看，占NOx 绝大

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