低氮燃烧器技术及相关应用

Alexandria2020

低氮燃烧器技术及相关应用

伴随着社会的快速发展，氮氧化物(Nox)的排放量也在逐年递增，对环境造成的污染也日益严重，所以国内各行业对工业燃烧器的NOx排放指标要求越来越严格。为了减少工业锅炉排放物对环境的污染，一方面要求对燃煤锅炉进行燃气改造，为锅炉用燃气燃烧器提供了广阔的市场需求；另一方面又对工业锅炉的排放提出了严苛的要求，导致原有燃烧器不能适应节能减排的需要。这种形势下对锅炉用天燃气低氮燃烧器开发提出了必然要求。天然气低氮燃烧器是指燃料燃烧过程中工作稳定、燃烧效率高、NOx排放量低的燃烧器，尽量降低燃烧器在工作过程中的NOx排放。

为了达到低氮排放的目标，目前市场上主要采用三种改造措施：①更换锅炉，②更换燃烧器，③进行烟气处理（脱硝）。三种改造措施具体分析如下：

一：更换锅炉。原锅炉性能差，且接近使用寿命，改造意义不大，直接更换新锅炉（含低氮燃烧器），改造后排放符合要求；

二：更换燃烧器。原锅炉性能好，使用时间短，采用将原燃烧器更换低氮燃烧器，改造后排放符合要求；

三：进行烟气处理。这是排放后期处理措施，在锅炉烟气出口管道上安装脱硝装置，这是燃煤锅炉上采用Z多的方法。改造后排放符合要求，但一次性投资成本大，后期运行成本高。

综上所述，三种改造措施中，前两种都要使用低氮燃烧器；第三种措施中因一次性投资和持续运行成本大，特殊使用要求和场合除外，一般较少采用。因此根据现有的市场经济情况，目前较好的解决办法就是更换低氮燃烧器来降低NOx的产生，而现阶段绝大部分的低氮燃烧器的技术，有以下几个种类：

1.烟气再循环技术

烟气再循环技术：可以分为外置烟气再循环以及内置烟气外循环两种，不管外置的烟气外循环还是内置烟气再循环，技术原理基本类似：通过设计，使得部分燃烧后的烟气，和新鲜空气混合，再参与到燃烧过程中去，降低燃烧过程中单位体积里面的氧气含量，扩大火焰体积，降低燃烧温度，从而使得NOx降低[7]。

2.分级燃烧

分级燃烧:分为空气分级供给和燃气分级供给两种方式；其原理是贫氧燃烧与过氧燃烧相结合，通过中和火焰温度，降低NOx化物浓度，以及形成部分NOx还原的条件，从而总体上降低排放。

上述燃烧技术，为了降低反应温度，需尽量的扩大火焰燃烧体积，而在实际使用过程中就会因为火焰体积过大导致燃烧不充分，引起排放一氧化碳超标，故为了避免这样的情况产生，一般采取的措施就是降低燃烧器的功率输出，这样既能实现低氮排放又能保证充分燃烧。

在实际的应用中，为了更好的达到低氮排放，一般是将上述两种技术相结合应用，也就是我们常说的“FGR”技术，其实就是烟气再循环技术+分级燃烧技术的结合体。

3.水冷预混技术

燃烧器火焰中设有冷却水管，燃气在进燃烧器前与空气充分混合，燃烧时在火焰根部采用高传热的系数的冷水壁，将预混火焰产生的高温迅速带走，有效的抑制热力型NOx，降低了NOx的排放。

4.全预混燃烧技术

全预混燃烧技术，是使用技术手段将燃料与空气在进入燃烧室喷嘴前进行完全混合，经过预混腔将气体分子充分搅散混合，同时将燃气及空气的压力、流速经预混腔达成一致，使得混合更完整，从而使燃烧速度不再受限于气体扩散速度等物理条件，燃烧速度更快、效率更高，难以形成局部高温区，有效抑制了NOx的产生，达到低氮排放标准。

全预混燃烧技术改变了原有的扩散燃烧方式，因此本技术具有以下几个优点：

（1）、燃烧强度大，火焰短，燃烧空间小，炉膛适应性广泛。

（2）、彻底改变燃烧方式，可单一技术实现低氮排放标准。

（3）、通用性强，可和常规扩散型燃烧器互换。

全预混燃烧技术是目前燃烧器使用Z普遍Z常见的技术手段，主要运用于各行业锅炉、熔铝炉、固碱炉等燃烧加热设备。

尽量降低燃烧器在燃烧过程中的NOx排放，这将会对环境污染问题的解决起到非常有效的积极作用，是国家可持续发展的需要，是建设绿水青山的需要。

          内容来源：岳阳远大