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低氮氧化物燃烧技术

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低氮氧化物燃烧技术

发布日期:2018-07-11 作者: 点击:

燃烧技术

     国外低氮燃烧机技术的发展已经历三代。第一代技术不对燃烧系统做大的改动;第二代技术以空气分级燃烧器为特征;第三代技术则是在炉膛内同时实施空气、燃料分级的三级燃烧方式(或燃烧器)。

第一代低NOx燃烧技术

      这一代技术不要求对燃烧系统做大的改动,只是对燃烧装置的运行方式或部分运行方式做调整或改进。因此简单易行,可方便地用于现役装置,但NOx的降低幅度十分有限,主要通过以下几种方式来实现降低NOx排放浓度。

     (1)低过量空气系数运行。

     这是一种优化装置燃烧、降低NOx生成量的简单方法。它不需对燃烧装置做结构修改低过量空气系数运行抑制NOx生成量的幅度与燃料种类、燃烧方式及排渣方式有关。电站锅炉实际运行时的过量空气系数不能做大幅度的调整。对于燃煤锅炉而言,降低过量空气系数会造成受热面的粘污结渣和腐蚀、汽温特性的变化及因飞灰可燃物增加而造成经济性下降。对于燃气、燃油锅炉而言,主要限制在于CO浓度超标。

     (2)降低助燃空气预热温度。

降低助燃空气预热温度可降低火焰区的温度峰值,从而减少热力型NOx的生成量。这一措施不宜用于燃煤、燃油锅炉,对于燃气锅炉,则有降低NO。排放的明显效果。

      (3)浓淡燃烧技术。

       这种方法是让一部分燃料在空气不足的条件下燃烧,即燃料过浓燃烧;另一部分燃料在空气过剩的条件下燃烧,即燃料过淡燃烧。无论是过浓燃烧还是过淡燃烧,其过量空气系数α都不等于1。前者α1,故又称为非化学当量燃烧或偏差燃烧。浓淡燃烧时,燃料过浓部分因氧气不足,燃烧温度不高,所以燃料型NOx和热力型NOx都会减少。燃料过淡部分因空气量过大,燃烧温度低,热力型NOx生成量也减少。总的结果是NOx生成量低于常规燃烧。

      (4)炉膛内烟气再循环。

       把烟气掺入助燃空气,降低助燃空气的氧浓度,是一种降低燃煤液态排渣炉,尤其是燃气、燃油锅炉NOx排放的方法。通常的做法是从省煤器出口柚出烟气,加入二次风或一次风中。加入二次风时,火焰中心不受影响,其唯一作用是降低火焰温度,有利于减少热力型NOx的生成。对固态排渣锅炉而言,大约80%的NOx是由燃料氮生成的,这种方法的作用就非常有限。

对于不分级的燃烧器,在一次风中掺人烟气效果较好,但由于燃烧器附近的燃烧工况会有所变化,要对燃烧过程进行调整。

     (5)部分燃烧器退出运行。

这种方法适用于燃烧器多层布置的电站锅炉。具体做法是停止最上层或几层燃烧器的燃料供应,只送空气。这样所有的燃料从下面的燃烧器送入炉内,下面的燃烧器区实现富燃料燃烧,上层送人的空气形成分级送风。这种方法尤其适用于燃气、燃油锅炉而不必对燃料输送系统进行重大改造。德国把这种方法用在褐煤大机组上,效果不错。

第二代低NOx燃烧技术

      这一代技术的特征是助燃空气分级送人燃烧装置,从而降低初始燃烧区(也称一次区)的氧浓度,相应地也降低火焰的峰值温度。属于这一代措施的有现阶段广泛应用于电站锅炉的各种低NOx空气分级燃烧器。如ABB—CE公司的整体炉膛空气分级直流燃烧器、同轴燃烧系统(CFS

I、CFS

11)、低NOx同轴燃烧系统(LNCFS)及其种类繁多的变异形式、TFS2000燃烧系统;B&W公司的双调风旋流燃烧器(DRB、DRB—XCL);Steinmuller公司、德国Babcock公司的各种旋流燃烧器等。


第三代低NOx燃烧技术

       这一代技术的主要特征是空气和燃料都是分级送人炉膛(如右图所示)。在一次区内,主燃料在稀相条件下燃烧,还原燃料投入后,形成欠氧的还原区,在高温(>1200℃)和还原气氛下析出的NH3、HCN、CmHn等原子团与来自一次区已生成的NOx反应,生成N2。燃尽风投入后,形成燃尽区,实现燃料的完全燃烧。属于这一代措施是空气/燃料分级低NOx旋流燃烧器和用于切圆燃烧方式的三级燃烧。这类低NOx燃烧技术以Steimuller公司的MSM型燃烧器日本三菱公司开发的MACT低NOx燃烧系统为典型代表。


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关键词:低氮燃烧机,低氮燃烧机,低氮燃烧机

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