低氮燃燒技術(shù)介紹

天然氣低氮燃燒技術(shù)概述2016-12-19北京九陽實業(yè)有限公司當(dāng)前第1頁\共有28頁\編于星期二\17點一、世界主要地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)1、美國加州標(biāo)準(zhǔn):2014年1月1日實施名稱蒸發(fā)量地區(qū)＜0.22-88-30＞30t/h灣區(qū)15301810mg/m3中加州18121010南加州25181810排放標(biāo)準(zhǔn)情況當(dāng)前第2頁\共有28頁\編于星期二\17點2、歐洲標(biāo)準(zhǔn)：歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN6762000等級mg/m3ppm1≤170≤912≤120≤64.23≤80≤42.8排放標(biāo)準(zhǔn)情況當(dāng)前第3頁\共有28頁\編于星期二\17點3、國家標(biāo)準(zhǔn)及部分地方標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)生效日期燃油鍋爐燃?xì)忮仩tGB13271-20142014.7.1在用：400；新建：250；特別限值：200在用：400；新建：200；特別限值：150GB13271-20012002.1.1-400-400北京DB11/

139-20072007.9.1在用：200；新建：150；在用：200；新建：150；天津2003.10.1400300上海2007.9.1400200山東2013.9.1250250排放標(biāo)準(zhǔn)情況當(dāng)前第4頁\共有28頁\編于星期二\17點DB11/139-20152015年5月頒布，7月1日開始實施排放標(biāo)準(zhǔn)情況當(dāng)前第5頁\共有28頁\編于星期二\17點1、生成NOx的3種途徑1）熱力型Nox：高溫下N2與O2反應(yīng)生成的Nox；2）燃料型Nox：燃料中固定氮生成的Nox；3）快速型Nox：通過燃料產(chǎn)生的CH原子團(tuán)撞擊N2分子，生成HCN類化合物，再進(jìn)一步氧化而生成的，這個反應(yīng)很快，所以稱為快速型NOx。溫度對快速型NOx的生成影響很小，與熱力型和燃料型NOx的生成量相比，快速型NOx的生成量要少得多（一）、NOx的生成途徑NOx控制技術(shù)當(dāng)前第6頁\共有28頁\編于星期二\17點

降低在高溫區(qū)的停留時間

降低峰值火焰溫度?通過稀釋降低絕熱火焰溫度?降低燃燒強(qiáng)度?增強(qiáng)火焰的冷卻?控制燃料和空氣的混合?利用富燃料火焰區(qū)域

減少一次火焰區(qū)域的時間預(yù)混火焰分級燃燒煙氣再循環(huán)NOX生成機(jī)理熱力NOX瞬時NOX

降低燃燒區(qū)域氧濃度?

降低整體氧濃度?

控制或延遲燃料和空氣的混合?

形成富燃料的初始火焰區(qū)域當(dāng)前第7頁\共有28頁\編于星期二\17點天然氣燃燒沒有燃料型NOx，只有熱力型和快速型。N2

O2

2NOHCN

O

NO

HCO2[NO]

AeT

[N2

]

[O2

]dtT>1800K時，熱力型NOx呈指數(shù)增長b局部當(dāng)量比大于1.2時，上述反應(yīng)將不再快速熱力型NOx（90%）O

N2

NO

N

N

O2

NO

ON

H2

NH

HNH

H2

NH3CH

N2

HCN

N控制燃燒溫度、氛圍是天然氣燃燒降低NOx產(chǎn)生的方向。快速型NOx（10%）NOX生成機(jī)理當(dāng)前第8頁\共有28頁\編于星期二\17點1、熱力型Nox影響因素：燃燒用空氣中的氮氣，在高溫下氧化而生成。影響因素：（1）火焰溫度：隨溫度升高氮氧化物迅速增加，溫度在1500℃附近變化時，溫度增100℃，反應(yīng)速度將增6～7倍。（2）過剩空氣：氧氣濃度:氧氣濃度越高，NOx的生成量就越大。（3）空氣與燃料的混合時間：停留時間越長，NOx的生成量就越大。NOx的生成影響因素分析當(dāng)前第9頁\共有28頁\編于星期二\17點2、燃料型Nox：1）燃料中的氮化合物，在燃燒過程中氧化而生成的氮的氧化物。2）

這些化合物中氮以原子狀態(tài)存在，其結(jié)合鍵的能量較小，因而，這些原子氮在鍋爐燃燒過程中就容易分解出來生成NOx。由于天燃?xì)庵谢静缓潭ǖ?，燃料型NOx可忽略不計；NOx的生成影響因素分析當(dāng)前第10頁\共有28頁\編于星期二\17點NOx控制技術(shù)當(dāng)前第11頁\共有28頁\編于星期二\17點燃燒前處理：低氮燃料，燃料處理，富（純）氧，添加劑低氮燃燒：降低溫度、氧含量、停留時間降低熱力型NOx

；控制混合過程降低快速型和燃料型。SCR等技術(shù)煙氣處理：通過添加劑與NOx反應(yīng)減少排放。減排效果好（可達(dá)90%），成本較高。預(yù)混分級燃燒煙氣再循環(huán)NOx控制技術(shù)當(dāng)前第12頁\共有28頁\編于星期二\17點貧燃預(yù)混技術(shù)SCR脫硝技術(shù)三效催化技術(shù)FGR技術(shù)燃燒控制技術(shù)末端控制技術(shù)NOx控制技術(shù)當(dāng)前第13頁\共有28頁\編于星期二\17點技術(shù)路線比較燃燒控制技術(shù)與末端控制技術(shù)相比的優(yōu)勢：? 只需一次投資，無額外運行費用；? 對改造場地空間要求較小，現(xiàn)場條件具備；? 無二次污染，無氨逃逸、廢催化劑處置等問題；? 不存在設(shè)施逃避運行問題，環(huán)境監(jiān)管壓力較小。中小型燃?xì)忮仩t應(yīng)優(yōu)先采用低氮燃燒源頭控制技術(shù)。當(dāng)前第14頁\共有28頁\編于星期二\17點低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷程050100150200250300350400第一階段第二階段第三階段第四階段以燃盡為主要目標(biāo)分級燃燒分級燃燒+FGR貧燃預(yù)混技術(shù)多種低氮技術(shù)聯(lián)合使用EN676歐洲主流技術(shù)過渡改造技術(shù)CA降低運行成本提高操作彈性DB11/139-2015當(dāng)前第15頁\共有28頁\編于星期二\17點降低氮氧化物產(chǎn)生的方法外部煙氣再循環(huán)FGR采用低氮型燃燒器合理爐膛設(shè)計降低氮氧化物產(chǎn)生的方法當(dāng)前第16頁\共有28頁\編于星期二\17點第96

頁（1）采用低氮型燃燒頭設(shè)計：采用分級燃燒和煙氣內(nèi)循環(huán)，從試驗測試來看能夠達(dá)到小于60mg，主要歐洲燃燒器廠家采用的技術(shù)只承諾低于80mg,也有開始承諾低于60mg。降低氮氧化物產(chǎn)生的方法當(dāng)前第17頁\共有28頁\編于星期二\17點（2）GLSF“free

jet”超低氮型燃燒頭技術(shù)：采用燃料超級分級燃燒、中心供風(fēng)和煙氣內(nèi)循環(huán)技術(shù)NOx排放達(dá)到小于60mgWindboxFlame

PlateReCirculatedFlue

GasRefractoryQuarlCombustionAir降低氮氧化物產(chǎn)生的方法當(dāng)前第18頁\共有28頁\編于星期二\17點（3）采用全預(yù)混或部分預(yù)混加表面燃燒技術(shù)：20t以下NOx排放達(dá)到小于30mg。全預(yù)混燃燒能夠達(dá)到10mg。降低氮氧化物產(chǎn)生的方法當(dāng)前第19頁\共有28頁\編于星期二\17點（4）采用外煙氣再循環(huán)(FGR)燃燒技術(shù)：可根據(jù)需要，按煙氣循環(huán)量的大小，可以做到NOx排放低于60mg或30mg

。降低氮氧化物產(chǎn)生的方法當(dāng)前第20頁\共有28頁\編于星期二\17點●濃淡燃燒技術(shù)

燃燒器燃料與助燃空氣均分為三級，燃燒器第一級燃料量大于空氣量，進(jìn)行負(fù)氧燃燒,即濃燃燒法；為了使燃料充分燃燒，在第三級補(bǔ)充過量空氣量，進(jìn)行富氧燃燒。

●分級燃燒技術(shù)

采用分級燃燒，以降低污染物的生成，燃料分為三級，助燃空氣分為三級。

●再循環(huán)技術(shù)

再循環(huán)分為煙氣內(nèi)循環(huán)和煙氣外循環(huán)，燃燒器采用特殊設(shè)計，在爐膛內(nèi)形成回流區(qū)，實現(xiàn)了煙氣內(nèi)循環(huán)；另外，在煙道上抽取部分煙氣，與助燃空氣在混合箱內(nèi)混合后，再送進(jìn)爐膛燃燒，實現(xiàn)了煙氣外循環(huán)。

●預(yù)混技術(shù)

燃?xì)庠谶M(jìn)入鍋爐爐膛前，利用特制的燃料搶，通過多角度噴射，在爐膛喉口處與空氣預(yù)先混合，并利用進(jìn)入空氣流場動量，轉(zhuǎn)而噴入爐膛，達(dá)到燃料與空氣混合均勻，降低氮氧化物的目的?！裰行姆€(wěn)燃技術(shù)

在燃燒器的中間部位布置少量助燃空氣，以很低的速度流動，再在此中心低速區(qū)域內(nèi)布置少量燃料，這些少量燃料以錐角噴出，由于這部分燃料是布置在低速助燃空氣區(qū)域，可以保證被點燃，且穩(wěn)定燃燒。降低氮氧化物產(chǎn)生的方法當(dāng)前第21頁\共有28頁\編于星期二\17點工程現(xiàn)場低氮燃燒器+冷凝回收裝置當(dāng)前第22頁\共有28頁\編于星期二\17點采用外煙氣再循環(huán)(FGR)燃燒技術(shù)工程現(xiàn)場當(dāng)前第23頁\共有28頁\編于星期二\17點全預(yù)混或部分預(yù)混加表面燃燒技術(shù)工程現(xiàn)場當(dāng)前第24頁\共有28頁\編于星期二\17點技術(shù)對比技術(shù)優(yōu)點缺點排放值mg/m3減排效果分級燃燒等控制簡易較難實現(xiàn)低于30mg/Nm3的排放目標(biāo)<5035-50%貧燃預(yù)混控制有效簡單燃燒不穩(wěn)定，鍋爐<10>80%催化燃燒可實現(xiàn)效率有影響零排放低氮燃燒器+效果好，成本適可能燃燒不穩(wěn)定，<30-10050-85%煙氣再循環(huán)中影響鍋爐效率當(dāng)前第25頁\共有28頁\編于星期二\17點低氮燃燒產(chǎn)品價格信息：邁夫特(MFT)：北京節(jié)能技術(shù)監(jiān)測中心1T——12.8萬；2T——16.5萬；（NTFB—25萬）4T——33.2萬；6T——44.5萬；當(dāng)前第26頁\共有28頁\編于星期二\17點北京市燃?xì)猓ㄓ停╁仩t低氮改造以獎代補(bǔ)資金管理辦法本市范圍內(nèi)于2015年7月1日之前建成的在用燃?xì)猓ㄓ停╁仩t業(yè)主單位（含中央、部隊、市屬、區(qū)屬等單位）實施鍋爐低氮改造，可享受補(bǔ)助資金。單臺20蒸噸及以下燃?xì)猓ㄓ停╁仩t低氮改造項目，資金補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)為：（一）通過更換低氮燃燒器的方式進(jìn)行改造，氮氧化物排放濃度削減幅度大于等于50%，且濃度值低于30毫克/立方米的項目（簡稱方式一）：1.單臺鍋爐容量小于等于4蒸噸補(bǔ)助資金=2×鍋爐容量+3.5（萬元）2.單臺鍋爐容量大于4蒸噸補(bǔ)助資金=1.5×鍋爐容量+6（萬元）（二）通過更換低氮燃燒器的方式進(jìn)行改造，氮氧化物排放濃度削減幅度大于等于50%，且濃度值達(dá)到30-80毫克/立方米之間的項目（簡稱方式二）：1.單臺鍋爐容量小于等于4蒸噸補(bǔ)助資金=1.2×鍋爐容量+