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降低低NOx燃烧器中NOX排放的干式方法(fǎ)有(yǒu)哪些?燃烧器厂(chǎng)家小编下面就带(dài)你去详细了解清(qīng)楚吧。
1降低氮氧化物排放的必要性
氮氧化物即(jí)NOx,它是由多种化合物(wù)组成的一(yī)类物质,主(zhǔ)要包括N2O、NO、NO2、N2O3等等。燃烧是NOx产生的主要(yào)方式之一,大部(bù)分(fèn)燃烧方式(shì)中产生的NO约为90%左右,剩(shèng)余(yú)的10%则以NO2为主。相关研究结果表明(míng),火力发电是空气中NOx的主要(yào)来(lái)源,当空气中的NOx溶于(yú)水(shuǐ)之后会生(shēng)成(chéng)硝酸雨,这种(zhǒng)雨会(huì)对自然生态环(huán)境带来很(hěn)大程度的(de)危害,并且酸雨(yǔ)还会对(duì)建筑物、工业设(shè)备等(děng)造(zào)成严重(chóng)腐蚀,进而引起巨大的经济(jì)损失。如果人们(men)引用了含有酸性(xìng)物质(zhì)的地下水,会对(duì)身体健康造(zào)成影响。同时,当(dāng)NOx浓度超标(biāo)之后,会与人体(tǐ)血液中的血色素相结合由此(cǐ)会导致血液缺(quē)氧,进而进(jìn)气中枢神经麻痹。近年(nián)来,我(wǒ)国在大力发(fā)展经济的同时,对自然生态(tài)环境造成了(le)一定程度的(de)破坏,因NOx排放量超(chāo)标引起(qǐ)的(de)各种环境问(wèn)题越来越多(duō)。为了有效(xiào)减轻NOx的危害,需要(yào)逐步(bù)降低(dī)NOx的排放量,这(zhè)已成为我国(guó)当前亟待解决的问题(tí)之(zhī)一。
2NOx的(de)生(shēng)成机理及燃气燃烧器的脱氮技术
2.1NOx的生成机理
相(xiàng)关研究结果表明,NOx主要有以下几种(zhǒng)生成途径:
2.1.1燃(rán)料型(xíng)NOx。具体是指燃(rán)料当中(zhōng)所含(hán)有的氮化合物在(zài)燃烧过程中发生热分(fèn)解,进而氧化生成NOx。
2.1.2热力型NOx。具体是指空气当中的(de)氮气在高温的条件下经过氧化后生成NOx。
2.1.3快速型NOx。当燃烧(shāo)燃烧时(shí),空气中的(de)氮与燃料当中(zhōng)的碳氢离子团会发生化学反应,由(yóu)此会快速(sù)生成NOx。
在上(shàng)述三种生成途径当中,快速型所占的比例相对较少,仅为5%左右;当温度(dù)在(zài)1600摄氏(shì)度以下时,热力型的生(shēng)成率非常(cháng)低,但当温度超过1600摄氏度后,热力型(xíng)的NOx生(shēng)成速度会急剧增(zēng)加,并(bìng)且两者(zhě)之间成正(zhèng)比例(lì)关系,即(jí)温度越高,NOx的生成率越高。
2.2燃气燃烧器的脱氮技术
为了有效降低NOx的排放,经(jīng)常会采(cǎi)用向燃烧室内注水火势蒸汽的方法,以(yǐ)此来降低燃(rán)烧温度,从而达到减少NOx的排放量。实践(jiàn)证(zhèng)明(míng),虽然这种方法可(kě)以(yǐ)使NOx的排放量有所降低,但(dàn)却(què)会对燃烧的稳定性造成一定的影响(xiǎng),所以该方法现已很少使用;有些电厂(chǎng)采(cǎi)用SCR法(fǎ)来降低(dī)NOx的(de)排放,SCR即选择(zé)性催化还原法,它是在催化剂的作用下(xià),将N0和NO2还原成为N2,该过程中基本不(bú)会发生NH3的氧化反应,显著提高了N2的选择性(xìng),并且还大幅度减少了NH3的消耗。但(dàn)采用该方法时,需要在(zài)燃气燃烧器的排气(qì)中,加装专门(mén)的SCR脱硝装置,由此(cǐ)使得成本(běn)增(zēng)大;干式(shì)低氮燃(rán)烧技术简称DLN,它的(de)原理(lǐ)是先让燃烧与较(jiào)多的空气相(xiàng)混(hún)合,这(zhè)样做的主要(yào)目的是稀释燃(rán)料,然后再(zài)进行低温度的(de)燃烧,借此来达到降(jiàng)低NOx的目的。由于DLN技术既不会对燃烧的稳定性(xìng)造成(chéng)影响,也不会导致生(shēng)产成本大幅度增(zēng)加(jiā),所(suǒ)以该方法的应用日益增(zēng)多。
3干式燃烧法在燃(rán)气燃(rán)烧器(qì)降(jiàng)低氮氧(yǎng)化物排放中的应(yīng)用
3.1低氮(dàn)燃烧器(qì)燃烧系统
该系统(tǒng)是随着F级燃气(qì)燃烧(shāo)器的出现而出(chū)现的,其现(xiàn)已(yǐ)成为F级(jí)系列燃气燃烧器的标配(pèi)。在DLN-2系统的燃烧中(zhōng),可以使用天然气作为(wéi)燃料(liào),也(yě)可以使用清油作为燃料(liào)。当以天然气作为燃料时,如果基本负荷小(xiǎo)于50%,可采用扩散燃烧模式,若是负荷大于50%,则可(kě)采用预混(hún)模式。以清油作为燃料时,可(kě)以采用扩展模(mó)式,但需要注入一定(dìng)剂量的水(shuǐ)或是蒸汽。
3.1.1燃烧室(shì)。DLN-2的燃烧室为单级(jí),燃烧的过程中仅有一个燃烧区(qū)域,每个(gè)燃烧(shāo)室(shì)均配备(bèi)的5个(gè)喷嘴。输入的天然(rán)气(qì)有将近90%左右会被注入到预混(hún)器当中,空(kōng)气(qì)则会在喷嘴(zuǐ)周围的(de)管道(dào)内与天然气(qì)相混合;经充分混合之后的气(qì)体会从喷嘴(zuǐ)中喷向燃烧区域,并(bìng)进(jìn)行稀释低NOx燃(rán)烧。在预混器内设计了涡流(liú)消除装置和燃烧导(dǎo)流器,由此能够进一步提(tí)升燃烧的稳定性(xìng)。剩余10%左右的天然气(qì),会通(tōng)过布设在燃烧筒周围的筒(tǒng)体注入到喷嘴旋流器前的(de)空气流中,这部分燃料能够起到控(kòng)制燃烧室(shì)内压(yā)力动态(tài)振动的作用。
3.1.2运行(háng)模式。DLN-2系统的燃烧模式有以(yǐ)下几种:①一次气。这种燃烧模式是(shì)指燃料仅(jǐn)通向四(sì)个喷嘴的扩散通道进(jìn)行扩散燃烧,常用于燃(rán)气燃烧(shāo)器点火后转速达到81%全转速前的阶段;②L-L。这种燃烧模式又(yòu)被(bèi)称之为贫-贫(pín)燃烧,具体(tǐ)是指燃料通向四个喷嘴的一次扩散通道和三次预混(hún)气通(tōng)道。该(gāi)模式常被用于从(cóng)81%全转(zhuǎn)速到(dào)燃烧温度达到预设温度阶段。③先导(dǎo)预混。若是在燃(rán)烧过程中,IGV温度控制没有投入,或是(shì)预混模(mó)式被(bèi)禁止时,便(biàn)可在该模式下运行。在先(xiān)导预(yù)混模式中,一、二、三(sān)次气流量的分配为固定(dìng)不变。④预混。这种(zhǒng)模式通(tōng)常在压气机进口(kǒu)抽气加热投(tóu)入为50%基本负荷的条件下使用。
3.1.3燃料控(kòng)制。DLN-2系(xì)统的(de)燃料控制主(zhǔ)要是按照燃烧(shāo)温度及IGV运(yùn)行控制方式对一、二、三、四(sì)次(cì)气(qì)的流(liú)量分配进(jìn)行(háng)调节。
3.2DLN-2.6燃烧系统
该系(xì)统(tǒng)的燃烧(shāo)室主要是由以下几个部分组成:火焰筒、过渡段、燃烧室外壳(ké)、端盖(gài)、导(dǎo)流衬套以及喷嘴等。空气与燃料(liào)的混合物(wù)经由预混(hún)区后,会(huì)从喷嘴流入到火焰筒当中,并被置于燃烧室上的点火器点燃。整个燃烧过程所生成的副产物会经由过渡段进入到(dào)透(tòu)平一级喷嘴环(huán)。与DLN-2燃(rán)烧系统相比,2.6系统(tǒng)取消(xiāo)了二次和三次燃气的分配阀(fá),采用了全(quán)预(yù)混(hún)的燃烧模式。2.6系统很(hěn)显著的特点(diǎn)是在燃烧室的中心轴方向上加(jiā)装了第六个喷嘴(zuǐ),它的燃料流量(liàng)与燃空比可(kě)独立调节,即使将该喷嘴关闭,燃料(liào)也(yě)不会(huì)产生额(é)外一氧(yǎng)化碳的增加(jiā)。其(qí)余的五个喷嘴(zuǐ)分成了两(liǎng)组,一组为2个,一组为三(sān)个。此外,2.6系统(tǒng)的全预混模式可分为(wéi)5种不同(tóng)的模式,具体(tǐ)为(wéi)PM1燃(rán)烧、PM2燃烧(shāo)、PM1+PM2燃烧、PM1+PM2+PM3燃(rán)烧以及PM1+PM2+PM3+QUAT燃烧。当机组点火启动之后,直至达到满负荷(hé)运行过程中,各个模式之间可(kě)以互相切换。由于2.6系统采(cǎi)用了全预混模式,从而使得燃烧室的(de)结构(gòu)获得(dé)了简化,并(bìng)且整个系统有单一的控制阀(fá)进行调节,喷嘴(zuǐ)的控制方式也(yě)得以简化。换言之,2.6系统是DLN-2系统的改进(jìn)升级版,虽然(rán)该(gāi)系(xì)统在各方(fāng)面的性能上都得到(dào)了优化,但具(jù)体应用中(zhōng),还应当结合燃气燃烧(shāo)器的机型进(jìn)行选择。这是因(yīn)为所选的系统与机(jī)型匹(pǐ)配性越高,降低氮氧化物的效果就越好(hǎo)。
结(jié)论(lùn):
综上所(suǒ)述,在燃气燃烧器(qì)运行的过程(chéng)中(zhōng),不可避免(miǎn)地会产生出氮氧化物,它的大量排放会对人体(tǐ)和自然生态环境造成严重(chóng)危害,为此(cǐ)应当(dāng)在确保燃气燃烧器正常稳定运行的前提(tí)下,尽可能降低氮氧化(huà)物的排放量。
本文就(jiù)燃气燃(rán)烧器降低氮氧化物的(de)干式燃(rán)烧方法进(jìn)行论述(shù),针对不同(tóng)的机型可以选用相应的DLN燃(rán)烧系统。实践证明,干式(shì)燃烧方法能够显著燃气燃烧器的(de)氮(dàn)氧化物排(pái)放量,由此(cǐ)可见,该方法具(jù)有一(yī)定的推广使用价值。