淺析燃?xì)忮仩t超低氮燃燒器技術(shù)應(yīng)用

1、淺析燃?xì)忮仩t超低氮燃燒器技術(shù)應(yīng)用摘要：本文在對氮氧化物的生成機(jī)理進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，分析了燃?xì)忮仩t超低 氮燃燒器對氮氧化物的減排技術(shù)，進(jìn)而合理選擇減少氮氧化物排放的方式，同時(shí) 通過闡述超低氮燃燒器設(shè)計(jì)要求，研究了燃?xì)忮仩t超低氮燃燒器技術(shù)應(yīng)用，以使 其滿足環(huán)保要求。關(guān)鍵詞：燃?xì)忮仩t；超低氮燃燒；氮氧化物；達(dá)標(biāo)排放一、概述超低氮燃燒技術(shù)是目前市場上應(yīng)用較為普遍的新技術(shù)，燃?xì)忮仩t超低氮改造 技術(shù)主要分為燃燒中和燃燒后的NOx控制。通常國際上把燃燒中NOx控制措施 統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的NOx控制措施統(tǒng)稱為二次措施，即末端煙氣脫硝治 理技術(shù)。二、低氮燃燒技術(shù)原理低氮燃燒器-FGR煙氣外循環(huán)燃燒技術(shù)，

2、是將鍋爐排煙的10%25%經(jīng)FGR煙 管從鍋爐排煙主管引回至鍋爐前端，由燃燒器處進(jìn)入，與空氣混合后送至爐膽內(nèi) 助燃，降低助燃風(fēng)中的氧含量，增大空氣總量、降低反應(yīng)區(qū)溫度。燃?xì)馐紫扰c氧 氣燃燒反應(yīng)，剩余氧氣才與氮?dú)馊紵磻?yīng)生成NOx，但是較低的反應(yīng)區(qū)溫度使得 與氮?dú)獾姆磻?yīng)變得非常緩慢，從而有效抑制NOx的生成，達(dá)到降低氮氧化物排 放的目的。三、超低氮燃燒器設(shè)計(jì)要求3.1超低氮燃燒技術(shù)隨著人們對燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物的危害程度認(rèn)識的加深。國內(nèi)外早已 開展了對氮氧化物生成與抑制的研究，對超低氮燃燒技術(shù)也已取得了一些研究成 果。由于國外在這方面的研究起步較早，因此已積累了大量的研究應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并 在19

3、80年研制出了低氮燃燒器，并實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果，降低了高溫?zé)煔庵械?化物的排放量。我國在這方面的研究起步較晚，但發(fā)展速度卻是其他國家無法比 擬的，現(xiàn)在在超低氮燃燒技術(shù)研究應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)已處于世界先進(jìn)水平，在我國 的石油化工領(lǐng)域也已取得大量的技術(shù)成果。在中國石化系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用取得了不錯(cuò)的 效果?？傮w來說，低氮燃燒技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展，分別為分級配風(fēng)燃燒器 技術(shù)，分級配燃料燃燒器技術(shù)及煙氣內(nèi)循環(huán)燃燒器技術(shù)，不斷將煙氣中氮氧化物 濃度從140mg/m3降至50mg/m3左右，而最新研究出的強(qiáng)化煙氣內(nèi)循環(huán)低氮氧 化物燃燒器技術(shù)能夠?qū)⒏邷責(zé)煔庵械趸餄舛冉抵?5mg/m3以下，從而實(shí)現(xiàn) 了從低氮燃燒到

4、超低氮燃燒的技術(shù)革新。隨著科學(xué)技術(shù)手段的進(jìn)一步提高，高溫 煙氣中氮氧化物排放濃度會越降越低。3.2超低氮燃燒技術(shù)設(shè)計(jì)要求超低氮燃燒技術(shù)設(shè)計(jì)要求應(yīng)符合GB 31570-2015石油煉制工業(yè)污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)、GB31571-2015石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，山東省環(huán)保廳在 2018年7月11日出臺了鍋爐大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，即DB37/ 2374- 2018鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定自2020年1月1日起，現(xiàn)有燃油、燃 氣和其它燃料鍋爐按所在控制區(qū)執(zhí)行新的排放濃度標(biāo)準(zhǔn)：在大氣污染的核心控制 區(qū)，所有鍋爐的氮氧化物的排放限值應(yīng)不超過50mg/m 3；在大氣污染的重點(diǎn)控 制區(qū)域，所有鍋爐的氮氧化

5、物的排放限值應(yīng)不超過100mg/m 3；在大氣污染的一 般控制區(qū)，于2016年9月30日后通過環(huán)評審批的燃煤鍋爐的氮氧化物的排放限 值應(yīng)不超過100mg/m 3,除上述情形以外的其他鍋爐的氮氧化物的排放限值應(yīng)不 超過200mg/m 3。其中，在設(shè)計(jì)低氮燃燒器時(shí)，主要針對的是溫度型氮氧化物， 而且氮氧化物排放限值應(yīng)在干煙氣下3%氧含量下進(jìn)行確定。四、超低氮燃燒改造技術(shù)4.1濃淡燃燒技術(shù)濃淡燃燒，是人為將整個(gè)燃燒過程區(qū)分為若干個(gè)不同空燃配比的階段，使燃 燒過程分別在過濃燃?xì)鈪^(qū)、過淡燃?xì)鈪^(qū)和燃盡區(qū)分階段完成。主要目的是延緩燃 盡，降低燃燒高溫區(qū)的溫度以減少NOx的生成，進(jìn)而使NOx生成量持續(xù)降低。4

6、.2超級混合技術(shù)超級混合燃燒技術(shù)是另一種典型燃燒形式，主要分為部分混合和超級混合燃 燒。超級混合燃燒是指燃燒前，天燃?xì)馀c02已經(jīng)在燃燒器內(nèi)進(jìn)行充分混合，這 種技術(shù)的燃燒溫度高、強(qiáng)度大，對當(dāng)量比可進(jìn)行完全控制，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對燃燒 溫度的控制，從而控制熱力型NOx的生成量。因此在降低NOx生成方面，超級混合燃燒技術(shù)具有很大的優(yōu)勢，相比較于非 混合燃燒技術(shù)，至少可降低80%左右的NOx生成量。4.3分級燃燒技術(shù)燃料的分級燃燒技術(shù)，即所謂的再燃燒技術(shù)，其特點(diǎn)是將燃燒過程分成3個(gè) 區(qū)域：第一燃燒區(qū)主要是氧化性或弱還原性氣氛；第二燃燒區(qū)，由于爐內(nèi)的二次 燃料送入，使其表現(xiàn)為還原性氣氛。在高溫和還原環(huán)境中，

7、生成CH，該原子團(tuán)與 第一燃燒區(qū)生成的NOx反應(yīng)，主要生成N2。在第二燃燒區(qū)的上方，送入的二次 風(fēng)使燃料再次燃燒完全，此區(qū)域即為燃盡區(qū)，該部分的二次風(fēng)也稱為燃盡風(fēng)。燃 盡過程中雖然會再次生成少量的NO,但從總體看，采用分級燃燒技術(shù)后，燃?xì)?鍋爐的NOx最終排放量還是呈現(xiàn)明顯降低的趨勢。4.4煙氣再循環(huán)（FGR）技術(shù)FGR技術(shù)即從鍋爐出口煙道上抽取部分煙氣（低溫段）與助燃空氣在充分混 合后再送進(jìn)鍋爐爐臘燃燒。FGR技術(shù)不但可降低燃燒溫度，而且能降低O2濃 度， 該技術(shù)在燃料為天燃?xì)鈺r(shí)可以降低40%60%左右的NOx的量。主要原理為：通過燃燒氣氛中0 2/C0 2體積比對NOx生成量及NO/NOx

8、的比 率的顯著影響。4.5全預(yù)混表面燃燒全預(yù)混表面燃燒技術(shù)對于減少小型燃?xì)忮仩t的氮氧化物排放量有著顯著的效 果，首先，通過運(yùn)用全預(yù)混表面燃燒技術(shù)可以使火焰沿著金屬纖維表面進(jìn)行均勻 分布，有利于形成均勻分布的溫度場，降低單位面積上的熱負(fù)荷。其次，金屬纖 維表面燃燒時(shí)，過量的空氣可以降低火焰溫度，從而達(dá)到減少氮氧化合物排放量 的目的。但是全預(yù)混表面燃燒，會造成較大的排煙量，導(dǎo)致熱量損失。并且特殊 構(gòu)造的金屬纖維燃燒時(shí)容易形成堵塞，后期的清理維護(hù)工作量較大。4.6水冷預(yù)混燃燒技術(shù)依靠水冷壁的低溫對火焰進(jìn)行冷卻，達(dá)到低氮燃燒的目的火焰直接打到水冷 壁上，影響受壓原件使用壽命對鍋爐水質(zhì)有嚴(yán)格要求該技術(shù)發(fā)

9、展時(shí)間還較短，優(yōu) 劣有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。五、燃?xì)忮仩t超低氮燃燒器技術(shù)應(yīng)用為了降低燃?xì)忮仩t氮氧化物的排放，本文對某公司的燃?xì)忮仩t進(jìn)行了低氮改 造，在燃燒器中綜合運(yùn)用預(yù)混燃燒技術(shù)與火焰分割技術(shù)。所謂預(yù)混燃燒技術(shù)即是 將燃料和氧氣（或空氣）預(yù)先混合成均勻的混合氣，此可燃混合氣稱為預(yù)混合氣， 預(yù)混合氣在燃燒器內(nèi)進(jìn)行著火、燃燒的過程。而火焰分割技術(shù)是將燃燒火焰分產(chǎn) 割成多個(gè)小火焰，火焰散熱面積增大，降低火焰峰值溫度，減少熱力型氮氧化物 的產(chǎn)生。低氮燃燒器噴槍以多角度噴入燃料，在火焰形態(tài)中形成多火焰分布狀態(tài)， 有效地降低火焰根部溫度，使整個(gè)火焰溫度趨于均勻。通過對該鍋爐進(jìn)行低氮改造，氮氧化物排放濃度由改造前

10、的172mg/m 3降低 到改造后的22mg/m 3,比在大氣污染的核心控制區(qū)要求的所有鍋爐的氮氧化物 的排放限值50mg/m 3還要低，因此改造后的鍋爐煙氣中的氮氧化物排放濃度符 合國家及地方標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)了降低燃?xì)忮仩t高溫?zé)煔庵械趸锏呐欧艥舛鹊?目的。表1所示為該鍋爐改造前后煙氣污染物排放濃度實(shí)測結(jié)果。表1鍋爐改造前后煙氣污染物排放濃度實(shí)測結(jié)果表（mg/m 3）六、結(jié)束語綜上所述，闡述了燃?xì)忮仩t超低氮燃燒器對氮氧化物的減排技術(shù)的應(yīng)用情況， 通過使用預(yù)混與火焰分割技術(shù)對燃?xì)忮仩t進(jìn)行的低氮改造，能夠降低燃?xì)忮仩t高 溫?zé)煔庵械趸锏呐欧艥舛龋苍谝院鬄槌偷紵鞯脑O(shè)計(jì)提供一定的參考。參考文獻(xiàn)：燃?xì)怆姀S氮氧化物排放控制技術(shù)對比分析