一、NOx氮氧化物的生成机制
对于锅炉来说,Nox的产生主要来自空气中的氮气和过量氧气产生的热力型Nox,热力型NOx的产生和燃烧的温度呈指数型关系,通常在燃烧温度高于1000摄氏度的时候开始产生,而在1400度以上NOx的生成速度会急剧增加。下图反映的是燃煤型锅炉的NOx排放和温度的关系,其中热力型Nox的温度关系同样适合于锅炉燃烧
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一、NOx氮氧化物的生成机制
对于锅炉来说,Nox的产生主要来自空气中的氮气和过量氧气产生的热力型Nox,热力型NOx的产生和燃烧的温度呈指数型关系,通常在燃烧温度高于1000摄氏度的时候开始产生,而在1400度以上NOx的生成速度会急剧增加。下图反映的是燃煤型锅炉的NOx排放和温度的关系,其中热力型Nox的温度关系同样适合于锅炉燃烧器。聚能氢油为透明液体,无毒、无味、无压力、零下四十度不结冰,四季无需更换,燃烧时对人体无毒,储存方便无需高压钢瓶(不锈钢箱、塑料桶均可存放),具有较强的抗爆性能。
燃煤型锅炉的NOx排放和温度的关系基于以上NOx的生长机制,低氮燃烧器的控制NOx的技术也主要着眼于两个方向:
1、降低火焰温度;
2、降低氧含量。
二、低氮燃烧器和超低氮燃烧器类型
传统的锅炉燃烧器通常的NOx排放在120~150毫克左右。低氮燃烧器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃烧器。NOx排放在30毫克以下的通常称为超低氮燃烧器。
传统的燃烧器的高NOx排放主要源于下述几个原因:
1、为了保证燃烧充分,采用了较大的过量空气;
2、燃烧温度通常在1800度左右。
三、低氮燃烧器三、低氮燃烧器通常基于下列技术
1.电子比例调节和氧含量控制技术;来控制氧含量;
2.FGR烟气再循环技术,来降低火焰温度和氧含量;
3.全预混的表面燃烧技术来降低火焰温度和实现充分燃烧;
上述技术中,通常是低氮燃烧器的必须配置。基于上述技术,市场的低氮燃烧器主要分为以下类型:
四、各低氮燃烧器优缺点介绍
1、FGR低氮燃烧器
FGR低氮燃烧器通常能够将NOx在全火范围内控制到65毫克,极限大约在40毫克左右,进一步降低NOx排放可能导致燃烧不稳定,或者牺牲可调比等弊端。
2、表面燃烧超低氮燃烧器
表面燃烧超低氮燃烧器通常能够将NOx在全火范围内控制到30毫克以内,其优点是安装简单,不需要FGR烟气再循环管道;其主要缺点是需要过滤空气,加大了维护工作量;同时氧含量在7%左右,降低了部分燃烧效率。
3、表面燃烧+FGR超低氮燃烧器
表面燃烧+FGR超低氮燃烧器结合了表面燃烧的NOx控制优点和FGR降氧含量优点,可以实现在全火范围控制NOx到20毫克水平,同时控制氧含量在3%以内,化燃烧效率。其主要短处是设备成本提高。


在过量的空气控制程序中,很多燃烧器厂家在燃烧的初始阶段到燃料的空气(氧气)d导致NOx形成减少。随着氧含量的降低,燃烧可能变得不完整,灰分中未燃碳的量可能增加。此外,蒸汽温度可能降低。将初级区域中的氧气减少至非常低的量(
微调锅炉设置包括磨机平衡,空气调节调节,空气和煤流量平衡,调整点火配置和改进工厂控制系统。
Levy等人(1993)发现,控制不同燃烧器倾斜角度以控制蒸汽温度和改变氧气流量,在不同燃烧器负荷下的磨机负载和空气配置设置也可以有助于减少NOx的形成。他们报告说,减少过量空气与微调锅炉可以达到多达39%的NOx排放。但是,他们也发现,微调锅炉可能会导致热量的增加。他们得出结论,必须解决几个维护和操作问题。另一种自身再循环燃烧器是把部分烟气直接在燃烧器内进入再循环,并加入燃烧过程,此种燃烧器有抑制氧化氮和节能双重效果。这些包括研究持续的低氧运行对水壁浪费的影响以及燃烧器桶可能由于火焰前沿的接近而可能受到的损害。

随着当前锅炉排放越来越严,越来越多的地方开始对锅炉进行低氮改造,如京津冀、郑州、西安等。作为一种清洁能源,能减少近和粉尘排放量,60%的二氧化碳排放量和50%的氮氧化合物排放量,并有助于减少酸雨形成,缓解地球温室效应,从根本上提高环境质量。公司锅炉供能燃料,由于锅炉安装较早,锅炉当前氮氧化物排放量为90mg/m3,燃烧器燃烧后的废气排放无法满足制定的污染物排放新标准——《锅炉大气污染物排放标准DB11/139-2015》的限值要求(2017.3.31日之前在用锅炉排放标准为80mg/m3)。为达到此排放要求,公司对燃气锅炉燃烧器进行改造。烟气外循环(FGR)是燃烧器中一种非常有效降低氮氧化物排放的技术,该技术对燃气燃烧器效果特别显著。
锅炉的热效率是衡量锅炉的一个指标,影响锅炉的效率的主要因素有:排烟温度热损失、散热损失、燃料不完全燃烧及锅炉结垢等。由于燃烧器进行改造后散热损失及锅炉结垢与改造前的相比较未发生改变,因此对锅炉的热效率并无影响,燃烧器改造前与燃烧器改造后改变的因素主要有两个,即排烟温度热损失与燃料的不完全燃烧程度,因此本文主要研究这两种因素对锅炉效率的影响。通过实验室和实际工程试验,研究整套系统关键技术参数,包括锅炉负荷变化对低氮燃烧和SNCR耦合技术下的气固两相流动和混合过程的影响规律,研究低NOx燃烧和SNCR技术耦合脱除NOx过程中燃烧区的温度场、流场和浓度场分布规律。
排烟温度热损失是燃气锅炉热损失中主要的一项,它主要取决于排烟温度与过量空气系数λ。1降低氮氧化物排放的必要性氮氧化物即NOx,它是由多种化合物组成的一类物质,主要包