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                低NOX燃燒器的性能測試

                2020-12-17 17:50:17

                各類熱工爐窯是氣體污染排放大戶,其中重要的一項污染物就是NOX。就NOX排放量而言,采用低熱值燃料的爐窯由于燃料燃燒溫度低,NOX排放濃度低,排放量較少,且降低潛力有限,而天然氣、液化石油氣等高熱值氣體燃料,由于燃燒強度大,火焰短,局部反應劇烈,火焰溫度高,NOX排放指標不易控制。

                NOX可分為三種類型,燃燒型NOX,溫度型NOX和快速溫度型NOX。其中燃料型NOX是燃料中氮的有機化合物在燃燒過程中氧化而生成的,主要受溫度、過量空氣系數和燃料含氮量的影響,溫度型NOX是氮氣在高溫下氧化產生的氧氮化物,其主要受溫度的影響,當溫度高于1500攝氏度時,NO生成反應變得十分明顯,隨著溫度的升高,反應速度呈指數規律迅速增加;快速溫度型NOX是助燃空氣中的氮分子在著火初始階段,與燃料燃燒的中間產物發生撞擊,生成中間產物HCN和CN等在經氧化最后生成NOX,其轉化率取決于過程中空氣過剩條件和溫度水平NOX的生成原理表明,空氣過剩條件和溫度水平,是影響NOX排放量的極為重要的兩個因素。

                1.低NOX燃燒器的特點    

                從降低燃燒反應區的空氣過剩條件和溫度水平著手進行燃燒器結構的設計,該燃燒器有如下特點。

                (1)分級燃燒:借鑒傳統低NOX燃燒器的技術特點,沿用分級燃燒的結構設計,空氣分兩級與燃料擴散燃燒。

                (2)燒嘴設空氣分配調節翻板,翻板角度90.時為中間火焰,翻板角度180.時,封堵部分第1級助燃空氣,改變空氣分配比例。

                (3)爐氣回流:設置燃燒回流區,利用空氣和燃料的噴射效應,抽吸爐氣回流,沖淡反應區的反應物濃度,降低燃燒溫度。

                (4)高噴口速度:采用較快的噴口速度,強化噴射射流的抽吸效果,同時也拉長反應區,降低局部區域的反應強度。

                (5)其他輔助設計:利用獨特的輔助結構,在調整火焰形狀、確?;鹧娣€定性的同時,降低反應強度,降低局部高溫。

                (6)高熱值氣體燃料:本燃燒器專為燃燒溫度較高的天然氣液化氣石油氣等高熱值氣體燃料開發。

                2.低NOX燃燒器的性能測試    

                根據仿真結果,設計2000KW天然氣試驗燒嘴,測試低NOX燃燒器的性能指標,    

                (1)火焰穩定性    

                實驗燒嘴在室溫條件下采用火把點火或電極點火,空氣,天然氣均為冷態,多次點火均能實現正常著火,點火著火后燃燒穩定。正常著火后,燒嘴能力反復從小到大調試和從大到小調試,均能實現穩定燃燒,燒嘴供熱能力調節比大約10:1.燒嘴小能力下,大空燃比燃燒,空燃比做到40:1扔能實現穩定燃燒。

                (2)火焰長度及剛性    

                1.額定能力條件下,火焰長度約4.5m    

                2.冷空氣助燃條件下,火焰尾部略上飄、粗壯、熱風條件下、燒嘴火焰長度無明顯變化,單火焰拉直,尾部無明顯飄散現象。

                (3)燒嘴軸向溫度均勻性    

                電偶插入深度為100mm,爐膛升溫過程中:    

                1.低溫階段,軸向各點限制溫差50攝氏度左右,爐溫升到1200攝氏度之后,溫差降到20攝氏度左右,即爐溫升高后,爐體輻射熱流彌補了火焰輻射射流的不均勻性。

                2.爐膛溫度限制點始終出現在2.5m處附近,表明該燒嘴火焰高溫區出現2.5m處附近,與仿真結果相互印證。

                (4)NOX的排放指標    

                NOX值歲爐溫的升高而升高,當爐溫低于1200攝氏度時,NOX值約為11%,在爐溫為1250-1300攝氏度的常規加熱爐爐溫范圍內,NOX值約11%,與傳統結構燒嘴(同等條件下測試指標為11%相比,NOX排放指標下降35%。測試過程中,由于空氣過剩系數的波動和測量的誤差,部分區間數據存在波動。

                3.結論    

                針對高熱值氣體燃燒所開發的低NOX燃燒器,經實驗測試,燃燒穩定性好,火焰剛性強,能力調節比大,燒嘴軸向溫度均勻性高,具有很好的加熱效果,與此同時,NOX排放實測指標,比傳統燒嘴降低了35%左右,環保效果效益非常顯著,可在各類明火加熱的熱供設備上廣泛應用。


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