傳統(tǒng)的燃氣鍋爐大多是采用三回程式的結構,這種鍋爐體積較大,相對笨重,并且燃燒后所產生的尾氣排放也相對較高,在現(xiàn)如今,為了改善大氣污染環(huán)境質量,很多地區(qū)會對燃氣鍋爐進行低氮改造,從2017年北京首行燃氣鍋爐低氮改造工作,要求燃氣鍋爐的氮氧化物排放標準要立方米小于80毫克。
氮氧化物是指NO,NO2、N20、N2O3、N2O4、N2O5等,這是燃氣鍋爐在燃燒后所產生的氮氧化物,成分幾乎都是N02和NO,通常把這些成分成為氮氧化物。
而傳統(tǒng)的燃氣鍋爐所排放的氮氧化物是每立方米80-150毫克。這些參數值不符合燃氣鍋爐排放標準,所以需要進行燃氣鍋爐低氮改造工作。
可調比
采用了電子比例調節(jié)的低氮燃燒器通常應該具備至少5:1以上的高可調比。更低的可調比意味著實際運行過程中更多的ON/Off 啟停,同時也意味著更多的天然氣消耗。除非是負荷常年在一個比較小的穩(wěn)定區(qū)間的鍋爐,選擇一個高可調比的燃燒器對于降低天然氣的消耗,降低運行成本,延長設備的使用壽命非常重要。
燃料分級燃燒/空氣分級燃燒
熱力型NOx的生成量很大程度上取決于燃燒溫度的高低。燃燒溫度在當量比為1的情況下達到高值,在貧燃或者富燃的情況下進行燃燒,燃燒溫度則會下降很多。運用該原理推出了分級燃燒技術。
空氣分級燃燒級是富燃料燃燒,在第二級加入過量空氣,為貧燃燃燒,兩級之間加入空氣冷卻以燃燒溫度不至于太高。燃料分級燃燒與空氣分級燃燒正好相反,級為燃料稀相燃燒,而在第二級加入燃料使得當量比達到要求的數值。這兩種方法結合將會使整個系統(tǒng)的過量空氣系數保持一個定值,為目前普遍采用的低氮燃燒控制技術。
預混燃燒技術
預混燃燒是指在混合物點燃之前,燃料與氧化劑在分子層面上完全混合。對于控制NOx的生成,這項技術的優(yōu)點是可以通過當量比的完全控制實現(xiàn)對燃燒溫度的控制,從而降低熱力型NOx生成速率,在有些情況下,預混燃燒和部分預混可比非預混燃燒減少85%—90%的NOx生成。另外,完全預混還可以減少因過量空氣系數不均勻性所導致的對NOx生成控制的降低。
外部煙氣再循環(huán)和內部煙氣再循環(huán)技術
燃燒溫度的降低可以通過在火焰區(qū)域加入煙氣來實現(xiàn),加入的煙氣吸熱從而降低了燃燒溫度。通過將煙氣的燃燒產物加入到燃燒區(qū)域內,不僅降低了燃燒溫度,減少了NOx生成;同時加入的煙氣降低了氧氣的分壓,這將減弱氧氣與氮氣生成熱力型NOx的過程,從而減少NOx的生成。根據應用原理的不同,煙氣再循環(huán)有兩種應用方式,分別為外部煙氣再循環(huán)與內部煙氣再循環(huán)。
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