燃烧过程中NOx的来源

燃烧过程中,NOx的来源有两种:

a、燃料基NOx,即燃料中所含硝酸盐等物质分解反应而来;

b、热力型NOx,即燃烧过程中,助燃空气中的氮气和氧气,在高温环境下,反应所产生的NOx;

以天然气做燃料时,所产生氮氧化物均为热力型NOx;

影响热力型NOx生成量的主要因素

火焰温度;

火焰温度为第一影响因素,实验证明,一般在1300℃以上开始产生热力型NOx,随着温度的上升,尤其在1500℃以上时,NOx的产生速率呈指数方式上升。

火焰区的温度场,一般情况下,外焰温度最高,内焰温度偏低;

当空气、燃气配比越接近于化学当量比时,火焰温度越高;

b、反应时间

烟气在高温区的停留时间,会较大程度的影响到NOx的产生量,垂直于扩散方向的高温层厚度是此项指标的关键影响因素;

c、反应表面积;

单位体积的NOx产生速率不变的情况下,反应面积越大,NOx生成总量越高;

d、氧气、氮气浓度;

氧气、氮气越接近化学当量比时,反应速率越快;

e、目标烟气温度

目标烟气温度越高时,可能受辐射热影响等因素,火焰温度也会更高,NOx排放会更高;

设计理念区别

普通燃烧器,一般考虑因素较少,重点考虑混合效率、材料耐温等方面因素;

,本质上采用了对燃烧过程进行管控的技术,设计时,除了考虑实现功率输出及材料耐温等方面因素之外,针对低氮需求,会采用各种方法减弱各生成因素的影响,从而实现较低的NOx排放值;

如分级、分段、浓淡型配合等方式,使燃烧在局部空间及某一阶段内,空气、燃气配比偏离化学当量比,可有效控制局部火焰温度,从而减少热力型NOx的产生;

提高混合效果,如预混燃烧,当空气与燃气混合效果越好时,可最大程度减薄高温区的火焰厚度,并降低烟气在较高温区的行程距离及停留时间,从而减少热力型NOx的产生;

烟气再循环,在锅炉机上较为常用,利用燃烧烟气进行回流掺混,降低烟气中的氧含量,过量的N2及燃烧产物也会降低最高火焰温度,从而抑制NOx的产生;

分割火焰区域,提升避免火焰过于集中的产生,降低反应停留时间;

好的低氮型燃烧器,一般会尽可能做到多方面兼顾;

排放、调节比及能耗对比

排放

低氮燃烧器的排放优于普通型燃烧器,以汽车涂装烘干加热应用为例,低氮型燃烧器可实现的NOx排放值更低,从50mg、60mg至80mg不等,上述数据均为折算至3.5%O2下的要求;

燃烧器最大功率为定值时,输出功率越高时,NOx排放值越低;输出功率越低时,NOx排放值会上升;

过剩空气系数的提升,有利于提高混合效率,但可能会带来燃烧不充分并导致CO超标;

功率调节比

低氮型燃烧器的调节比,一般为6:1-10:1,超出范围使用时,低氮效果将无法保证;

相比而言,普通型燃烧器的调节比,只考虑功率因素,可实现更高的调节比,一般可达30:1-50:1;

能耗

低氮型燃烧器,为实现更低的排放效果,一般情况下能耗会大于普通型燃烧器;主要原因如下:

a、复杂的结构将导致燃气及空气的压损变大,助燃风机用电功率更大;

b、整体而言,低氮燃烧器的空气过剩系数一般较高,过剩空气空气将在排烟环节带走一部分热量,耗气量会有小幅度上升(增幅受过剩空气量和排烟温度综合影响);

实现低氮的重要因素

为实现低氮排放效果,需重点考虑以下因素:

a、需要结合实际工况需求仔细核算功率需求范围,对需求做到精准定位;

b、正确的选型,做到对常规工况的准确功率覆盖;

c、提供专业、细心的调试服务,是实现低氮排放的必要条件;

d、定期维保,对空气、燃气滤网进行清洁或更换。

低碳燃烧器补充说明

碳排放产生机理

燃烧过程中,COx的来源仅有一种:燃料基COx,主要以CO2存在,并含有微量CO;产生量,取决于燃料中的碳元素的含量;

关键影响因素

低碳排放主要受燃料影响,采用低碳氢比燃料可实现更低的低碳排放;

常见燃料类型

纯氢燃料、掺氢天然气;

典型特征

相比于普通燃料燃烧,其特征如下:

含氢燃料,火焰温度高,NOx排放高,很难做到低氮;

含氢燃料燃烧产物中,水的占比较大,对干燥速率会有一定程度影响;烟气露点温度高,降温后更容易产生凝结水,需注意排水;1492837238074912000-0

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