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唐山低氮燃燒器與普通燃燒器對比說明

燃燒過程中NOx的來源


燃燒過程中,NOx的來源有兩種:


a、燃料基NOx,即燃料中所含硝酸鹽等物質分解反應而來;


b、熱力型NOx,即燃燒過程中,助燃空氣中的氮氣和氧氣,在高溫環境下,反應所產生的NOx;


以天然氣作燃料時,所產生氮氧化物均為熱力型NOx;


影響熱力型NOx生成量的主要因素


火焰溫度;


火焰溫度為第一影響因素,實驗證明,一般在1300℃以上開始產生熱力型NOx,隨著溫度的上升,尤其在1500℃以上時,NOx的產生速率呈指數方式上升。


火焰區的溫度場,一般情況下,外焰溫度最高,內焰溫度偏低;


當空氣、燃氣配比越接近于化學當量比時,火焰溫度越高;


b、反應時間


煙氣在高溫區的停留時間,會較大程度的影響到NOx的產生量,垂直于擴散方向的高溫層厚度是此項指標的關鍵影響因素;


c、反應表面積;


單位體積的NOx產生速率不變的情況下,反應面積越大,NOx生成總量越高;


d、氧氣、氮氣濃度;


氧氣、氮氣越接近化學當量比時,反應速率越快;


e、目標煙氣溫度


目標煙氣溫度越高時,可能受輻射熱影響等因素,火焰溫度也會更高,NOx排放會更高;


設計理念區別


普通燃燒器,一般考慮因素較少,重點考慮混合效率、材料耐溫等方面因素;


低氮燃燒器,本質上采用了對燃燒過程進行管控的技術,設計時,除了考慮實現功率輸出及材料耐溫等方面因素之外,針對低氮需求,會采用各種方法減弱各生成因素的影響,從而實現較低的NOx排放值;


如分級、分段、濃淡型配合等方式,使燃燒在局部空間及某一階段內,空氣、燃氣配比偏離化學當量比,可有效控制局部火焰溫度,從而減少熱力型NOx的產生;


提高混合效果,如預混燃燒,當空氣與燃氣混合效果越好時,可最大程度減薄高溫區的火焰厚度,并降低煙氣在較高溫區的行程距離及停留時間,從而減少熱力型NOx的產生;


煙氣再循環,在鍋爐機上較為常用,利用燃燒煙氣進行回流摻混,降低煙氣中的氧含量,過量的N2及燃燒產物也會降低最高火焰溫度,從而抑制NOx的產生;


分割火焰區域,提升避免火焰過于集中的產生,降低反應停留時間;


好的低氮型燃燒器,一般會盡可能做到多方面兼顧;


排放、調節比及能耗對比


排放


低氮燃燒器的排放優于普通型燃燒器,以汽車涂裝烘干加熱應用為例,低氮型燃燒器可實現的NOx排放值更低,從50mg、60mg至80mg不等,上述數據均為折算至3.5%O2下的要求;


燃燒器最大功率為定值時,輸出功率越高時,NOx排放值越低;輸出功率越低時,NOx排放值會上升;


過??諝庀禂档奶嵘?,有利于提高混合效率,但可能會帶來燃燒不充分并導致CO超標;


功率調節比


低氮型燃燒器的調節比,一般為6:1-10:1,超出范圍使用時,低氮效果將無法保證;


相比而言,普通型燃燒器的調節比,只考慮功率因素,可實現更高的調節比,一般可達30:1-50:1;


能耗


低氮型燃燒器,為實現更低的排放效果,一般情況下能耗會大于普通型燃燒器;主要原因如下:


a、復雜的結構將導致燃氣及空氣的壓損變大,助燃風機用電功率更大;


b、整體而言,低氮燃燒器的空氣過剩系數一般較高,過??諝饪諝鈱⒃谂艧煭h節帶走一部分熱量,耗氣量會有小幅度上升(增幅受過??諝饬亢团艧煖囟染C合影響);


實現低氮的重要因素


為實現低氮排放效果,需重點考慮以下因素:


a、需要結合實際工況需求仔細核算功率需求范圍,對需求做到精準定位;


b、正確的選型,做到對常規工況的準確功率覆蓋;


c、提供專業、細心的調試服務,是實現低氮排放的必要條件;


d、定期維保,對空氣、燃氣濾網進行清潔或更換。


低碳燃燒器補充說明


碳排放產生機理


燃燒過程中,COx的來源僅有一種:燃料基COx,主要以CO2存在,并含有微量CO;產生量,取決于燃料中的碳元素的含量;


關鍵影響因素


低碳排放主要受燃料影響,采用低碳氫比燃料可實現更低的低碳排放;


常見燃料類型


純氫燃料、摻氫天然氣;


典型特征


相比于普通燃料燃燒,其特征如下:


含氫燃料,火焰溫度高,NOx排放高,很難做到低氮;


含氫燃料燃燒產物中,水的占比較大,對干燥速率會有一定程度影響;煙氣露點溫度高,降溫后更容易產生凝結水,需注意排水。

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