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降低低NOx燃烧器(qì)中NOX排放的干式方(fāng)法有哪些?燃(rán)烧器厂家小编下面就带你去详细了解清楚吧。
1降低氮(dàn)氧化物排放的必要性
氮氧化(huà)物即NOx,它是(shì)由多种化合(hé)物组(zǔ)成的(de)一(yī)类物质,主要(yào)包括N2O、NO、NO2、N2O3等(děng)等。燃烧是NOx产生的主要方式之一,大部分燃烧方式中产生的NO约为90%左右,剩余的(de)10%则以NO2为主。相(xiàng)关研究结果(guǒ)表明,火力发电(diàn)是空(kōng)气(qì)中NOx的主要来源,当空气中的(de)NOx溶于水之后会生成硝酸雨(yǔ),这(zhè)种雨会对自然生(shēng)态环境带来(lái)很大(dà)程度的危害,并且酸雨还(hái)会对建筑物、工业设备等造成(chéng)严重腐蚀,进(jìn)而(ér)引起巨大的经济损失(shī)。如果人们引用了含有酸性(xìng)物质的地下水,会对身(shēn)体(tǐ)健康造成影(yǐng)响。同时,当NOx浓度超标之后,会与人体血液中的血色素相结合由此会导致血(xuè)液缺氧,进而进气中枢神经麻痹。近年来(lái),我国(guó)在大力发展(zhǎn)经济的同时,对自然生态环境造成了一定(dìng)程度的(de)破坏,因NOx排放量超标(biāo)引(yǐn)起的各种环境问题越来越多。为了有效(xiào)减(jiǎn)轻(qīng)NOx的危害,需要逐步降低NOx的(de)排放量,这已成为我国当前亟(jí)待解决的(de)问题之一。
2NOx的生成机理及燃气燃烧器的脱氮技术(shù)
2.1NOx的生成机(jī)理
相关研究结(jié)果表明,NOx主要有以下几种生成途径:
2.1.1燃料型(xíng)NOx。具体是(shì)指燃料当中所含有的氮(dàn)化合物在燃烧过程中发(fā)生热(rè)分解,进而氧化生成NOx。
2.1.2热力(lì)型NOx。具体是指空气当中的氮气在高温的条件下经过(guò)氧化后(hòu)生成NOx。
2.1.3快速型NOx。当燃(rán)烧燃烧时,空气中的氮与燃料当中的(de)碳氢(qīng)离子团会发生化学反应,由此会快速生成NOx。
在上述三种生成途径(jìng)当(dāng)中,快速型所(suǒ)占(zhàn)的(de)比例(lì)相对(duì)较(jiào)少,仅为(wéi)5%左(zuǒ)右;当温度在1600摄氏度以下时,热力型的生成率非常低,但当温度超过1600摄(shè)氏度后,热力型的NOx生成速度(dù)会急剧增加,并且两者之间(jiān)成正比例(lì)关(guān)系,即温度(dù)越高,NOx的生成率越高(gāo)。
2.2燃气燃(rán)烧器的脱氮技术
为了(le)有(yǒu)效降低NOx的排放,经常会(huì)采用向燃烧室内注水火势(shì)蒸汽的方法,以此来降低(dī)燃(rán)烧温度(dù),从(cóng)而达到减少NOx的排放量(liàng)。实(shí)践证明,虽(suī)然这(zhè)种(zhǒng)方法可(kě)以使NOx的排放量有所(suǒ)降(jiàng)低,但(dàn)却会对(duì)燃烧的稳定性(xìng)造成一定的影响,所(suǒ)以该方法(fǎ)现已很少使(shǐ)用;有些电厂采(cǎi)用SCR法(fǎ)来降低NOx的排放,SCR即选择性催化还原法,它是在催化(huà)剂的作用(yòng)下(xià),将N0和NO2还原成为N2,该(gāi)过(guò)程中基本不会发生NH3的氧化反应,显著提高了N2的选择性,并(bìng)且还大幅度(dù)减少了NH3的消耗。但采用(yòng)该方法时,需要(yào)在(zài)燃气燃烧器的排气中,加装专门的SCR脱(tuō)硝装置,由此使得成本增(zēng)大;干式低氮燃烧(shāo)技术简(jiǎn)称DLN,它的(de)原理是先让燃(rán)烧(shāo)与较多的空气相混合,这样做的主要目的是稀释燃料(liào),然后再(zài)进行低温度的燃(rán)烧,借此来达到降(jiàng)低NOx的目的。由(yóu)于(yú)DLN技术既不会(huì)对燃烧的稳定性(xìng)造(zào)成影响,也不会导致生产成本大幅度增加(jiā),所以该方法的(de)应用日(rì)益增多。
3干式燃烧法在燃气燃(rán)烧器降(jiàng)低氮氧化(huà)物排放中的应用
3.1低氮燃(rán)烧器燃烧系统
该(gāi)系统是随(suí)着(zhe)F级燃(rán)气燃(rán)烧器的出现而出现的,其现已成为F级系列燃气燃烧(shāo)器的标配。在(zài)DLN-2系统的燃烧中,可以使(shǐ)用天然(rán)气作(zuò)为(wéi)燃料,也可以使(shǐ)用清油作为(wéi)燃料。当以天然气(qì)作(zuò)为燃料时,如(rú)果基(jī)本负荷小于50%,可(kě)采用扩散(sàn)燃烧模(mó)式(shì),若是负荷大(dà)于50%,则可(kě)采用预混模式。以(yǐ)清(qīng)油作为燃料时,可(kě)以采用(yòng)扩展模式,但需要注(zhù)入一定剂量的水或是蒸(zhēng)汽。
3.1.1燃烧室。DLN-2的燃烧室为单级,燃烧的过(guò)程中仅(jǐn)有一(yī)个燃烧区域,每个(gè)燃(rán)烧室均配备的(de)5个喷嘴。输(shū)入的天然气有将近90%左右会被(bèi)注(zhù)入到预(yù)混器当中,空气则(zé)会在(zài)喷嘴周围的管道内(nèi)与天然气相混合;经(jīng)充分(fèn)混合之后的气体会从喷嘴中喷向(xiàng)燃烧区域,并(bìng)进行稀释低(dī)NOx燃烧。在预混器内(nèi)设计了涡流消除装置和燃烧导流器,由此能够(gòu)进一步提升燃烧的稳定性。剩(shèng)余10%左右的(de)天然气,会通过布设在燃烧(shāo)筒周围的(de)筒体注入(rù)到喷嘴旋流器前的空气流中,这部分燃料能够起到控制燃烧室内压力动态振动的作用(yòng)。
3.1.2运行模(mó)式。DLN-2系统的燃烧(shāo)模式(shì)有以下几种:①一次气。这种燃烧模式是(shì)指(zhǐ)燃料仅通向四个喷(pēn)嘴的(de)扩(kuò)散通道进行扩散燃(rán)烧,常用于燃气燃烧器点火后转速达到81%全转(zhuǎn)速前的阶段;②L-L。这种燃(rán)烧模式又(yòu)被(bèi)称之(zhī)为贫-贫燃烧,具体是指燃料通向四个喷嘴的一次扩散(sàn)通(tōng)道和三次预混(hún)气通道。该模式(shì)常被用于从(cóng)81%全转(zhuǎn)速到燃烧温度达到预设温度阶段。③先导预混。若(ruò)是在(zài)燃(rán)烧(shāo)过程中,IGV温度(dù)控(kòng)制没有(yǒu)投入,或(huò)是预(yù)混模式被禁止时(shí),便可在(zài)该模式下运行(háng)。在先导预混模式(shì)中(zhōng),一、二(èr)、三(sān)次(cì)气流量的分配为固定(dìng)不变。④预(yù)混。这种模式通(tōng)常在(zài)压(yā)气机进口抽气(qì)加(jiā)热投入为50%基本(běn)负荷的条件下使用。
3.1.3燃料控制(zhì)。DLN-2系统的燃(rán)料(liào)控(kòng)制(zhì)主要是按照燃烧温度及IGV运行(háng)控制方(fāng)式对一、二(èr)、三、四次气(qì)的流量分(fèn)配(pèi)进行(háng)调节(jiē)。
3.2DLN-2.6燃烧系(xì)统
该系统的燃(rán)烧室主要(yào)是由以(yǐ)下几个部分组成:火焰筒、过渡段、燃(rán)烧室外(wài)壳、端盖、导(dǎo)流衬套以及喷嘴(zuǐ)等。空气与燃料的(de)混合物经由(yóu)预混区后,会从喷嘴流(liú)入到火焰筒当中,并被置于燃烧(shāo)室(shì)上的点(diǎn)火器点(diǎn)燃。整(zhěng)个(gè)燃烧过(guò)程所生成的副产物(wù)会经(jīng)由过渡段进(jìn)入到透平一(yī)级喷嘴环(huán)。与DLN-2燃烧系统相比,2.6系统(tǒng)取消(xiāo)了(le)二次(cì)和三次燃(rán)气的分配阀,采用了全预混的燃烧模(mó)式。2.6系统很显(xiǎn)著的特点是在燃(rán)烧室的中(zhōng)心轴(zhóu)方向上加装了(le)第六个喷嘴,它的燃(rán)料流量与燃(rán)空比(bǐ)可独(dú)立调节,即使将该(gāi)喷嘴关闭,燃料也(yě)不会产生额外一氧化碳的(de)增加。其余的五个喷嘴分成了两组,一组为2个,一组为三个。此(cǐ)外,2.6系统的全预(yù)混模式可(kě)分为5种不同的模式,具(jù)体为PM1燃烧(shāo)、PM2燃(rán)烧、PM1+PM2燃烧(shāo)、PM1+PM2+PM3燃烧以及PM1+PM2+PM3+QUAT燃烧。当机组点(diǎn)火启动之后,直至达到满(mǎn)负荷运行过程中,各(gè)个模式之间(jiān)可以互(hù)相(xiàng)切(qiē)换。由(yóu)于2.6系(xì)统采用了全(quán)预混模式,从(cóng)而使(shǐ)得燃烧室的结构(gòu)获得了简化,并且(qiě)整(zhěng)个系(xì)统有单一的控制(zhì)阀进行调节,喷嘴的控制方式(shì)也得以简化。换言之(zhī),2.6系统是DLN-2系统的改进升级版,虽然该(gāi)系统在各方面的(de)性能上都得到了优化(huà),但(dàn)具(jù)体应用中,还应当结(jié)合燃气(qì)燃(rán)烧器的机(jī)型进行(háng)选(xuǎn)择。这是因为所选的系统与机型匹配(pèi)性越(yuè)高,降(jiàng)低氮氧化物的效果就越好。
结(jié)论:
综上所(suǒ)述,在(zài)燃气燃(rán)烧(shāo)器运(yùn)行的过程中,不可避免地会产(chǎn)生(shēng)出(chū)氮氧化物,它的大量排放会对人体和自(zì)然生态环境造成(chéng)严重危害,为此应(yīng)当在确保(bǎo)燃气燃烧(shāo)器正常稳定运行(háng)的(de)前提(tí)下,尽可(kě)能降低氮氧化物的(de)排放量。
本(běn)文就燃气燃烧器降低(dī)氮氧化物的(de)干式燃烧方法进行论述(shù),针对(duì)不同的机型可以选用相应的DLN燃烧(shāo)系统。实践证明,干式燃烧(shāo)方法能(néng)够显著燃气燃烧器(qì)的氮氧化物排放(fàng)量,由此可见,该(gāi)方法具有一定(dìng)的推(tuī)广使(shǐ)用价(jià)值(zhí)。