低氮燃烧器降氮原理,对锅炉尺寸有要求吗 低氮燃烧器原理

2019-04-11 10:00:34      点击:
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目前,有多种技术用于控制高温氮氧化物,包括:
. 烧嘴设计
. 排气或烟气再循环。化学添加剂(如氨)。催化剂辅助。

烧嘴制造商采用低氮氧化物排放导流板、空气分级和烟气再循环等设计。将炉中的燃烧产物(POC)导入火焰或者将排气系统的POC与空气或燃料混合,从而降低炉温,即可以达到烟气再循环的目的。

烟气再循环可实现诱使从炉膛火焰燃烧(POC)的产品或使用POC的排气系统,与空气混合或燃料,降低火焰温度。可以用于控制反应速度的氧气,也被稀释,从而降低氧气进入氮氧化物生成反应的可能性。空气分级技术控制炉温和化学环境,从而降低氮氧化物的生成。

低氮氧化物烧嘴总结

布洛姆的低氮氧化物烧嘴涵盖了工业应用的常用范围。它包括直焰烧嘴和辐射管式烧嘴,可以用于冷助燃空气和换热器和蓄热装置产生的预热助燃空气。

直焰烧嘴的核心是已证实的导流板技术。随着现代冷助燃空气烧嘴的再生应用,氮氧化物,一氧化碳和二氧化碳的排放水平明显低于预期值。

在辐射管的设计中,布洛姆采用独特的工程方法,在烧嘴进行废气再循环时,热效率只有微不足道或非常小的损失。

一、低氮燃烧器原理

低NOx燃烧器及低氮氧化物燃烧器,是指燃料燃烧过程中NOx排放量低的燃烧器,采用低NOx燃烧器能够降低燃烧过程中氮氧化物的排放。

在燃烧过程中所产生的氮的氧化物主要为NO和NO2,通常把这两种氮的氧化物通称为氮氧化物NOx。大量实验结果表明,燃烧装置排放的氮氧化物主要为NO,平均约占95%,而NO2仅占5%左右。

一般燃料燃烧所生成的NO主要来自两个方面:一是燃烧所用空气(助燃空气)中氮的氧化;二是燃料中所含氮化物在燃烧过程中热分解再氧化。在大多数燃烧装置中,前者是NO的主要来源,我们将此类NO称为“热反应NO”, 后者称之为“燃料NO”,另外还有“瞬发NO”。
燃烧时所形成NO可以与含氮原子中间产物反应使NO还原成NO2。实际上除了这些反应外,NO 还可以与各种含氮化合物生成NO2。在实际燃烧装置中反应达到化学平衡时,[NO2]/[NO]比例很小,即NO转变为NO2很少,可以忽略。

降低NOx的燃烧技术

NOx是由燃烧产生的,而燃烧方法和燃烧条件对NOx的生成有较大影响,因此可以通过改进燃烧技术来降低NOx,其主要途径如下:

选用N含量较低的燃料,包括燃料脱氮和转变成低氮燃料;

降低空气过剩系数,组织过浓燃烧,来降低燃料周围氧的浓度;

在过剩空气少的情况下,降低温度峰值以减少“热反应NO”;

在氧浓度较低情况下,增加可燃物在火焰前峰和反应区中停留的时间。

减少NOx的形成和排放通常运用的具体方法为:分级燃烧、再燃烧法、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧和烟气再循环等。

二、分类

重油燃烧器,燃气燃烧器以及双燃料燃烧器(轻油/燃气或重油/燃气)。

2.按运行和操作方式分为:欧瑞特燃烧器有一级、两级、渐进两级式和带比例调节器的渐进两级式等(后者实行比例调节运行)

3.工业燃烧器系列:均为大功率燃烧器,专为特殊工业应用而设计。

三、技术及性能特征

● 单段火、两段火、两段火渐进式/比例调节

● 能适应任何类型的燃烧室。

● 空气和燃气在燃烧头混合。

● 通过调节燃烧空气和燃烧头,可以获得最佳的燃烧参数。

● 无须把燃烧器从锅炉上拆下,就可直接取下混合装置,从而可以方便的进行维修保养。

● 采用伺服电动机来进行第一、二段空气流量调节,并且当

燃烧器停止运行时,风门关闭以减少炉内热量损失。

● 可以给阀组加一个阀的密封控制装置。

● 采用一个法兰和一个绝缘密封圈与锅炉连接固定;配有一个4孔和7孔联接器。

● 根据要求可提供大于标准长度的鼓风管。


低氮燃烧器又叫低NOx燃烧器

约翰·乔伊斯(John Joyce)是早期的低NOx燃烧器开创者!

LO NO x燃烧器是一种类型的燃烧器,其通常在实用程序使用的锅炉,以产生蒸汽和电。

约翰·乔伊斯是1990年代初澳大利亚气体协会大会上LO-NOx燃烧器的发明者

第一个发现

差不多是1986年约翰·霍伊塞(的Bowin汽车而闻名),一个有影响力的澳大利亚发明家,第一次了解氮氧化物(NO X)及其生产的作用,烟雾和酸雨。他第一次介绍这个问题的复杂性是由澳大利亚国家能源委员会的Fred Barnes和John Bromley博士的工作引起的。

二十多年来,绝大多数的研究和开发涉及到大型工业燃烧器和复杂的机制,最终没有产生可以考虑低NO x(2 ng / J或〜0 ppm的0 ppm) O 2在干基础上)。[2]

其实当时15 ng / J NO 2似乎被认为是低NO 2。通过他研究的所有信息流出的一个明确信息是温度对NO x形成的影响。

“需要是发明之母”

在20世纪80年代后期,澳大利亚的卫生和环境当局引起了对室内空气质量的关注,特别是老式不燃气体加热器的贡献程度高于可接受的二氧化氮(NO 2)水平。因此,在一九八九年,新南威尔斯州学校教育署在新南威尔士州的学校开展了二氧化氮的广泛调查。作为临时措施,卫生当局表示,0.3ppm的 NO 2水平应成为教室的上限。[3]在澳大利亚天然气协会反过来将非燃气加热器的NO 2的室内排放率从15降低到5ng / J,这仍然是目前的极限。[4]新南威尔士州政府通过公共工程部门重新评估了采暖教室的其他方法,确保学生安全健康的环境。

正是在这种情况下,约翰·乔伊斯的约翰·乔伊斯公司的Bowin Technology公司才开始了一个主要的研究和开发计划,旨在最大限度地减少非气体燃气加热器的二氧化氮排放。鲍宁科技成立了解决其排放问题的任务:燃气燃烧器。这是尽管燃气专家通常长期持有的信念,即商业担保燃气燃烧器的改进可能无法实现大幅度的氮氧化物(NO X)减少。

1989年,立即呼吁减少室内二氧化氮(NO 2)水平,是由新南威尔斯广泛宣传的文章和媒体报道引发的,突显了该化学品对呼吸道敏感人群(如哮喘患者和支气管哮喘患者)的影响问题。

在室内空气质量辩论的热潮中,澳大利亚的各个国家机构都被要求转用流感燃气加热器和电加热。

相比之下,澳大利亚气体光源公司,卫生当局和新南威尔士州公共工程部门联合采取行动,制定了初步的室内空气质量指南。这些准则形成了澳大利亚燃气用具法规限制非加热器二氧化氮NO 2排放的基础,现在澳大利亚已采用这种方法。[4]

约翰·乔伊斯(John Joyce)意识到没有其他海外监管机构在其环境指南或守则中区分NO和NO 2。此外,似乎总氮氧化物含量要求已经到位,不管排放是否流通。

因此,约翰·乔伊斯得知,在碳氢化合物(例如家用气溶胶推进剂,可能的气体泄漏和车辆废气进入)的情况下,NO x排放,一氧化氮(NO)的“无害”部分转化为NO 2。在新南威尔斯州的学校调查中发现是这样。[3]在科学意义上,在测量排放中氮含量的氧化物时,已经习惯了计算NO + NO 2。所以现在常用的参考“总NO x ”。

温室气体和光化学烟雾

在转化为有用能源时,通过组成的天然气在二氧化碳,颗粒和二氧化硫方面具有优于其他化石燃料的优势。在20世纪90年代初,许多国家正在用石油和煤炭替代天然气来满足他们的能源和电力需求。

为了保持这种“环保”燃料的优势,澳大利亚天然气公司正在有效地减少交付中的瓦斯损失(甲烷排放),并对设备制造商和安装人员严格禁止气体泄漏。

然而,环境专家认为,氮氧化物的生产是形成温室气体和光化学烟雾的主要威胁。来自车辆排气和阳光的NOx与碳氢化合物的相互作用也可形成低水平的臭氧。在平流层(约25公里以上)。通过吸收太阳紫外线辐射的较大部分,臭氧是有帮助的,但在地面上,它会损害物
质和植被。它刺激喉咙,肺和眼睛,剧烈的运动或工作会变得痛苦。此外,一氧化二氮作为温室气体的有效性比其寿命更长二氧化碳,甲烷和氟氯化碳。

实质上,形成低水平臭氧的速率由碳氢化合物决定,而氮氧化物的可用性则影响其产生的量。在这一点上,由于个别行业倾向于将对方的排放归咎于可能的原因,所以环境辩论是令人惊讶的。

最佳可用控制技术(BACT)

常规的“ 蓝色火焰 ”或本生气体燃烧器产生的氮氧化物水平为30-50纳克/焦耳[5] [6],这一点已经确定,因此不被认为具有降低NOx的潜力。表面燃烧燃烧器或辐射瓦燃烧器相比,产生氮氧化物的含量降低60-70%。[6]因此,约翰·乔伊斯对低NO x燃烧器的研究主要
围绕着表面燃烧技术。另一个问题是燃烧温度对NO x形成的影响。

约翰·乔伊斯(John Joyce)的任务变得更具挑战性,当他决定不将他的发展引向辐射型表面燃烧砖。大多数制度用途(除了点加热)之外,使用辐射加热被认为是不实际的,因为靠近加热器太热,而要达到的距离的辐射热的损失是相当戏剧性的。

对其他类型的“低NOx”燃烧器的大量开发进行调查显示,到目前为止,这种燃烧器在设计或操作上太复杂,太贵或不合适。约翰·乔伊斯的计划是使用高温钢网,并继续生产数十台原型燃烧器,直到显示“潜力”。

约翰·乔伊斯的LO-NO x技术的科学创新性质已经在澳大利亚,美国,英国,日本,意大利和法国获得了充分的专利保护。

1993年,John Joyce为其“SLE”加热器系列获得了澳大利亚设计奖和Powerhouse博物馆选择奖,其中包括LO-NO x燃烧器。

澳大利亚设计学院在1994年10月的“设计创新”全国大会上选择了SLE 不燃气体加热器系列。

在美国,约翰·乔伊斯的LO-NO x 热水器燃烧器已经成功进行了一系列详尽的测试,以证明这些特殊的燃烧器在燃油泄漏意外引起易燃蒸气的存在下不能作为点燃源。还进行了大量测试来验证其NO 2的还原。

能源效率

当比较具有低NO x排放的气体加热器的能源效率与常规流感类型时,可以节省更多的实际成本。具有排放问题的气体加热器流失,并以大气中的热烟气形式丧失实质性能量。此外,由于烟道安装限制,流感加热器的布置选择受到很大的损害。

相比之下,专用的低排放气体加热器不需要烟道系统。此外,通过引入氧耗尽传感器和恒温控制,它们不会像通气那样严格依赖通风。这些加热器可以更方便和集中地定位,以影响最佳的暖风分布。通过定义,不燃的低NO x气体加热器是100%效率的,因为从火焰释放的
所有热能都转化为有用的热量。