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,主要包括N2O、NO、NO2、N2O3等等。燃烧是NOx产生的主要方式之一,大部分燃烧方式中产生的NO约为90%左右,剩余的10%则以NO2为主。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
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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,主要包括N2O、NO、NO2、N2O3等等。燃烧是NOx产生的主要方式之一,大部分燃烧方式中产生的NO约为90%左右,剩余的10%则以NO2为主。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。相关研究结果表明,火力发电是空气中NOx的主要来源,当空气中的NOx溶于水之后会生成,这种雨会对自然生态环境带来极大程度的危害,并且酸雨还会对建筑物、工业设备等造成严重腐蚀,进而引起巨大的经济损失。如果人们引用了含有酸性物质的地下水,会对身体健康造成影响。同时,当NOx浓度超标之后,会与人体血液中的血色素相结合由此会导致血液缺氧,进而进气。近年来,我国在大力发展经济的同时,对自然生态环境造成了一定程度的破坏,因NOx排放量超标引起的各种环境问题越来越多。为了有效减轻NOx的危害,必须逐步降低NOx的排放量,这已成为我国当前亟待解决的问题之一。
2NOx的生成机理及燃气燃烧器的脱氮技术
2.1NOx的生成机理
相关研究结果表明,NOx主要有以下几种生成途径:
2.1.1燃料型NOx。具体是指燃料当中所含有的氮化合物在燃烧过程中发生热分解,进而氧化生成NOx。
2.1.2热力型NOx。具体是指空气当中的氮气在高温的条件下经过氧化后生成NOx。
2.1.3型NOx。当燃烧燃烧时,空气中的氮与燃料当中的碳氢离子团会发生化学反应,由此会生成NOx。
在上述三种生成途径当中,型所占的比例相对较少,仅为5%左右;当温度在1600摄氏度以下时,热力型的生成率非常低,但当温度超过1600摄氏度后,热力型的NOx生成速度会急剧增加,并且两者之间成正比例关系,即温度越高,NOx的生成率越高。第二阶段是自2017年4月1日起,新建锅炉排放氮氧化物必须30毫克/立方米,在用的燃气锅炉必须80毫克/立方米。
2.2燃气燃烧器的脱氮技术
为了有效降低NOx的排放,经常会采用向燃烧室内注水火势蒸汽的方法,以此来降低燃烧温度,从而达到减少NOx的排放量。实践证明,虽然这种方法可以使NOx的排放量有所降低,但却会对燃烧的稳定性造成一定的影响,所以该方法现已很少使用;有些电厂采用SCR法来降低NOx的排放,SCR即选择性催化还原法,它是在催化剂的作用下,将N0和NO2还原成为N2,该过程中基本不会发生NH3的氧化反应,显著提高了N2的选择性,并且还大幅度减少了NH3的消耗。这种放法确实能起到一定的效果,但是对于究竟什么才是合适的尤其混合比例,以及到底如何控制油气混合比例才比较稳定。但采用该方法时,需要在燃气燃烧器的排气中,加装专门的SCR脱硝装置,由此使得成本增大;干式低氮燃烧技术简称DLN,它的原理是先让燃烧与较多的空气相混合,这样做的主要目的是稀释燃料,然后再进行低温度的燃烧,借此来达到降低NOx的目的。由于DLN技术既不会对燃烧的稳定性造成影响,也不会导致生产成本大幅度增加,所以该方法的应用日益增多。
3干式燃烧法在燃气燃烧器降低氮氧化物排放中的应用
3.1低氮燃烧器燃烧系统
该系统是随着F级燃气燃烧器的出现而出现的,其现已成为F级系列燃气燃烧器的标配。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。在DLN-2系统的燃烧中,可以使用作为燃料,也可以使用清油作为燃料。当以作为燃料时,如果基本负荷小于50%,可采用扩散燃烧模式,若是负荷大于50%,则可采用预混模式。以清油作为燃料时,可以采用扩展模式,但必须注入一定剂量的水或是蒸汽。
3.1.1燃烧室。DLN-2的燃烧室为单级,燃烧的过程中仅有一个燃烧区域,每个燃烧室均配备的5个喷嘴。来自北京的一位FGR燃气锅炉用户表示,他们在更换为方快FGR低氮燃气锅炉后,操作更加简单智能,燃气费用较原来的锅炉每个月节省10万元以上,原来担心成本增加没想到比原来还更省了。输入的有将近90%左右会被注入到预混器当中,空气则会在喷嘴周围的管道内与相混合;经充分混合之后的气体会从喷嘴中喷向燃烧区域,并进行稀释低NOx燃烧。在预混器内设计了涡流消除装置和燃烧导流器,由此能够进一步提升燃烧的稳定性。剩余10%左右,会通过布设在燃烧筒周围的筒体注入到喷嘴旋流器前的空气流中,这部分燃料能够起到控制燃烧室内压力动态振动的作用。
3.1.2运行模式。DLN-2系统的燃烧模式有以下几种:①一次气。这种燃烧模式是指燃料仅通向四个喷嘴的扩散通道进行扩散燃烧,常用于燃气燃烧器点火后转速达到81%全转速前的阶段;②L-L。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。这种燃烧模式又被称之为贫-贫燃烧,具体是指燃料通向四个喷嘴的一次扩散通道和三次预混气通道。该模式常被用于从81%全转速到燃烧温度达到预设温度阶段。③先导预混。若是在燃烧过程中,IGV温度控制没有投入,或是预混模式被禁止时,便可在该模式下运行。在先导预混模式中,一、二、三次气流量的分配为固定不变。④预混。这种模式通常在压气机进口抽气加热投入为50%基本负荷的条件下使用。
3.1.3燃料控制。DLN-2系统的燃料控制主要是按照燃烧温度及IGV运行控制方式对一、二、三、四次气的流量分配进行调节。
3.2DLN-2.6燃烧系