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唐山低氮燃烧器与普通燃烧器对比说明

燃烧过程中NOx的来源


燃烧过程中,NOx的来源有两种:


a、燃料基NOx,即燃料中所含硝酸盐等物质分解反应而来;


b、热力型NOx,即燃烧过程中,助燃空气中的氮气和氧气,在高温环境下,反应所产生的NOx;


以天然气作燃料时,所产生氮氧化物均为热力型NOx;


影响热力型NOx生成量的主要因素


火焰温度;


火焰温度为第一影响因素,实验证明,一般在1300℃以上开始产生热力型NOx,随着温度的上升,尤其在1500℃以上时,NOx的产生速率呈指数方式上升。


火焰区的温度场,一般情况下,外焰温度最高,内焰温度偏低;


当空气、燃气配比越接近于化学当量比时,火焰温度越高;


b、反应时间


烟气在高温区的停留时间,会较大程度的影响到NOx的产生量,垂直于扩散方向的高温层厚度是此项指标的关键影响因素;


c、反应表面积;


单位体积的NOx产生速率不变的情况下,反应面积越大,NOx生成总量越高;


d、氧气、氮气浓度;


氧气、氮气越接近化学当量比时,反应速率越快;


e、目标烟气温度


目标烟气温度越高时,可能受辐射热影响等因素,火焰温度也会更高,NOx排放会更高;


设计理念区别


普通燃烧器,一般考虑因素较少,重点考虑混合效率、材料耐温等方面因素;


低氮燃烧器,本质上采用了对燃烧过程进行管控的技术,设计时,除了考虑实现功率输出及材料耐温等方面因素之外,针对低氮需求,会采用各种方法减弱各生成因素的影响,从而实现较低的NOx排放值;


如分级、分段、浓淡型配合等方式,使燃烧在局部空间及某一阶段内,空气、燃气配比偏离化学当量比,可有效控制局部火焰温度,从而减少热力型NOx的产生;


提高混合效果,如预混燃烧,当空气与燃气混合效果越好时,可最大程度减薄高温区的火焰厚度,并降低烟气在较高温区的行程距离及停留时间,从而减少热力型NOx的产生;


烟气再循环,在锅炉机上较为常用,利用燃烧烟气进行回流掺混,降低烟气中的氧含量,过量的N2及燃烧产物也会降低最高火焰温度,从而抑制NOx的产生;


分割火焰区域,提升避免火焰过于集中的产生,降低反应停留时间;


好的低氮型燃烧器,一般会尽可能做到多方面兼顾;


排放、调节比及能耗对比


排放


低氮燃烧器的排放优于普通型燃烧器,以汽车涂装烘干加热应用为例,低氮型燃烧器可实现的NOx排放值更低,从50mg、60mg至80mg不等,上述数据均为折算至3.5%O2下的要求;


燃烧器最大功率为定值时,输出功率越高时,NOx排放值越低;输出功率越低时,NOx排放值会上升;


过剩空气系数的提升,有利于提高混合效率,但可能会带来燃烧不充分并导致CO超标;


功率调节比


低氮型燃烧器的调节比,一般为6:1-10:1,超出范围使用时,低氮效果将无法保证;


相比而言,普通型燃烧器的调节比,只考虑功率因素,可实现更高的调节比,一般可达30:1-50:1;


能耗


低氮型燃烧器,为实现更低的排放效果,一般情况下能耗会大于普通型燃烧器;主要原因如下:


a、复杂的结构将导致燃气及空气的压损变大,助燃风机用电功率更大;


b、整体而言,低氮燃烧器的空气过剩系数一般较高,过剩空气空气将在排烟环节带走一部分热量,耗气量会有小幅度上升(增幅受过剩空气量和排烟温度综合影响);


实现低氮的重要因素


为实现低氮排放效果,需重点考虑以下因素:


a、需要结合实际工况需求仔细核算功率需求范围,对需求做到精准定位;


b、正确的选型,做到对常规工况的准确功率覆盖;


c、提供专业、细心的调试服务,是实现低氮排放的必要条件;


d、定期维保,对空气、燃气滤网进行清洁或更换。


低碳燃烧器补充说明


碳排放产生机理


燃烧过程中,COx的来源仅有一种:燃料基COx,主要以CO2存在,并含有微量CO;产生量,取决于燃料中的碳元素的含量;


关键影响因素


低碳排放主要受燃料影响,采用低碳氢比燃料可实现更低的低碳排放;


常见燃料类型


纯氢燃料、掺氢天然气;


典型特征


相比于普通燃料燃烧,其特征如下:


含氢燃料,火焰温度高,NOx排放高,很难做到低氮;


含氢燃料燃烧产物中,水的占比较大,对干燥速率会有一定程度影响;烟气露点温度高,降温后更容易产生凝结水,需注意排水。

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