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锅炉燃烧过程中,如何降低氮氧化物NOx?

返回列表 来源: 发布日期: 2020.09.09

燃煤锅炉NOx的脱除主要是采用选择性催化还原技术(SCR),NOx能得到有效控制并达到超净排放。随着日益严格的环保要求,只采用SNCR已经不能满足排放要求,必须再上一套脱硝设备,进一步降低NOx的出口排放浓度。约翰节能高温气化生物质锅炉设计是自带脱硝装置;氮氧化合物(NOx)排放浓度<50mg/m,用户无需再加装设备;燃料适应性强,可实现生物质燃料、煤兰炭、固废、污泥等的独立燃烧,也可实现多种燃料耦合燃烧;有效解决结焦、飞灰粘结问题;较直燃方式节能5-15%。

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以下为降低氮氧化物的通用措施:

1、热力型NOx

是燃烧时空气中的N202在高温下生成的NOx,产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性;然后是高的氧浓度,要减少热力型NOx的生成,可采取:

1)减少燃烧最高温度区域范围;

2)降低锅炉燃烧的峰值温度;

3)降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度。

 

2、在燃用挥发分较高的烟煤时,燃料型NOx含量较多,快速型NOx极少。

燃料型NOx是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成N0x,燃料中氮并非全部转变为NOx,它存在一个转换率,降低此转换率控制NOx排放总量,可采取:

1)减少燃烧的过量空气系数;

2)控制燃料与空气的前期混合;

3)提高入炉的局部燃料浓度。

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在保证锅炉燃烧安全的前提下,采取以下方法减少氮氧化物的生成:

1空气分级燃烧

空气分级燃烧是将燃烧过程分阶段完成。第一阶段:将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总空气量的70%-80%,相当于理论空气量的80%,此时过量空气系数a<1,使燃料先在缺氧条件下燃烧,在还原性气氛中降低的nox的反应速率,抑制了在这一燃烧区中的生成量。第二阶段:为了完成全部燃烧过程,完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口sofaover=""fire=""a="">1的条件下完成全部燃烧过程。燃烧器改造后,燃尽高度为14m,较改造前增加1.6m,火焰中心位置有所提高,烟温,汽温升高。

2低过量空气燃烧

低氧燃烧,运行中控制氧量3%左右运行。

3燃料分级燃烧

所有一次风设计喷口为上下浓淡分离形式,中间加装较大的稳燃钝体形式,浓淡燃烧除可降低NOx外,还可对煤粉稳燃、提前着火有积极作用。同时钝体能优先增加卷吸的高温烟气量,进一步强化稳燃。在燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物C0H2CCnHm时,会发生NO的还原反应,重新还原为N2

利用这一原理,将主要燃料送入第一级燃烧区,在a>1条件下,燃烧并生成N0,送入一级燃烧区的燃料称为一次燃料,其余15~20%的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区,在a<1的条件下形成很强的还原性气氛,使得在一级燃烧区中生成的NOx在二级燃烧区(再燃区)内被还原成氮分子,送入二级燃烧区的燃料又称为二次燃料,或称再燃燃料。在再燃区中不仅使得已生成的NOx得到还原,还抑制了新的NOx的生成,可使NOx的排放浓度进一步降低。在采用燃料分级燃烧时,为了有效地降低NOx排放,再燃区是关键。因此,需要研究在再燃区中影响NOx浓度值的因素。


3D生物质锅炉图-约翰节能

4烟气再循环

目前使用较多的还有烟气再循环法,它是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉内,或与一次风或二次风混合后送入炉内,这样不但可降低燃烧温度,而且也降低了氧气浓度,进而降低了NOx的排放浓度。但是,在现有设备没再循环就得进行设备改造,还是进行经济性和安全性比较后才能实施。

5Nox燃烧器:采用的双尺度低NOx燃烧技术

降低氮氧化物的运行中的实际措施:

煤粒在炉内的燃烧过程可以分成三个阶段:初始阶段,温度低,反应十分缓慢;挥发分析出着火燃烧阶段,温度急剧升高;焦炭燃尽阶段,氧气浓度减少,氧化反应减慢。三个阶段的NOx的生成或分解反应有所不同:第一阶段,NOx的生成或分解都很少;第二阶段,温度很高,浓度过大,N0x的生成和分解都进行的很快,但N0x的生成反应要快得多,因而NOx浓度急剧增加,也有部分NOx转变成N2,当炉温达到最高值时,N0x浓度也达到最大值;第三阶段,进人焦炭燃尽阶段,氧浓度减少,这时虽然不断的生成焦炭N0x,但是,已经生成的N0x中有部分被焦炭还原分解生成N,而逐渐减少。因此减少燃烧初期氧的供入可降低氮氧化物。

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