低NOx燃烧器原理.doc

1、低 NOx 燃烧器低 NOx 燃 烧 器 及 低 氮 氧 化 物 燃 烧 器 ， 是 指 燃 料 燃 烧 过 程 中 NOx 排 放 量 低 的 燃 烧器 ， 采 用 低 NOx 燃 烧 器 能 够 降 低 燃 烧 过 程 中 氮 氧 化 物 的 排 放 。在 燃 烧 过 程 中 所 产 生 的 氮 的 氧 化 物 主 要 为 NO 和 NO2， 通 常 把 这 两 种 氮 的 氧 化物 通 称 为 氮 氧 化 物 NOx。 大 量 实 验 结 果 表 明 ， 燃 烧 装 置 排 放 的 氮 氧 化 物 主 要 为 NO， 平 均 约 占 95%， 而 NO2 仅 占 5%左 右 。一 般 燃

2、 料 燃 烧 所 生 成 的 NO 主 要 来 自 两 个 方 面 ： 一 是 燃 烧 所 用 空 气 （ 助 燃 空 气 ）中 氮 的 氧 化 ； 二 是 燃 料 中 所 含 氮 化 物 在 燃 烧 过 程 中 热 分 解 再 氧 化 。 在 大 多 数 燃 烧 装 置 中， 前 者 是 NO 的 主 要 来 源 ， 我 们 将 此 类 NO 称 为 “热 反 应 NO”， 后 者 称 之 为 “燃 料 NO”， 另 外 还 有 “瞬 发 NO”。燃 烧 时 所 形 成 NO 可 以 与 含 氮 原 子 中 间 产 物 反 应 使 NO 还 原 成 NO2。 实 际 上 除了 这 些 反 应

3、 外 ， NO 还 可 以 与 各 种 含 氮 化 合 物 生 成 NO2。 在 实 际 燃 烧 装 置 中 反 应 达到 化 学 平 衡 时 ， NO2/NO比 例 很 小 ， 即 NO 转 变 为 NO2 很 少 ， 可 以 忽 略 。降 低 NOx 的 燃 烧 技 术NOx 是 由 燃 烧 产 生 的 ， 而 燃 烧 方 法 和 燃 烧 条 件 对 NOx 的 生 成 有 较 大 影 响 ， 因 此可 以 通 过 改 进 燃 烧 技 术 来 降 低 NOx， 其 主 要 途 径 如 下 ：选 用 N 含 量 较 低 的 燃 料 ， 包 括 燃 料 脱 氮 和 转 变 成 低 氮 燃 料

4、；降 低 空 气 过 剩 系 数 ， 组 织 过 浓 燃 烧 ， 来 降 低 燃 料 周 围 氧 的 浓 度 ；在 过 剩 空 气 少 的 情 况 下 ， 降 低 温 度 峰 值 以 减 少 “热 反 应 NO”；在 氧 浓 度 较 低 情 况 下 ， 增 加 可 燃 物 在 火 焰 前 峰 和 反 应 区 中 停 留 的 时 间 。减 少 NOx 的 形 成 和 排 放 通 常 运 用 的 具 体 方 法 为 ： 分 级 燃 烧 、 再 燃 烧 法 、 低 氧 燃 烧、 浓 淡 偏 差 燃 烧 和 烟 气 再 循 环 等 。一 般 常 用 低 氮 氧 化 物 燃 烧 器 简 介燃 烧 器 是

5、 工 业 炉 的 重 要 设 备 ， 它 保 证 燃 料 稳 定 着 火 燃 烧 和 燃 料 的 完 全 燃 烧 等 过 程 ，因 此 ， 要 抑 制 NOx 的 生 成 量 就 必 须 从 燃 烧 器 入 手 。 根 据 降 低 NOx 的 燃 烧 技 术 ， 低 氮氧 化 物 燃 烧 器 大 致 分 为 以 下 几 类 ：1 阶 段 燃 烧 器根 据 分 级 燃 烧 原 理 设 计 的 阶 段 燃 烧 器 ， 使 燃 料 与 空 气 分 段 混 合 燃 烧 ， 由 于 燃 烧 偏 离理 论 当 量 比 ， 故 可 降 低 NOx 的 生 成 。2 自 身 再 循 环 燃 烧 器一 种 是

6、利 用 助 燃 空 气 的 压 头 ， 把 部 分 燃 烧 烟 气 吸 回 ， 进 入 燃 烧 器 ， 与 空 气 混 合 燃 烧。 由 于 烟 气 再 循 环 ， 燃 烧 烟 气 的 热 容 量 大 ， 燃 烧 温 度 降 低 ， NOx 减 少 。另 一 种 自 身 再 循 环 燃 烧 器 是 把 部 分 烟 气 直 接 在 燃 烧 器 内 进 入 再 循 环 ， 并 加 入 燃 烧 过程 ， 此 种 燃 烧 器 有 抑 制 氧 化 氮 和 节 能 双 重 效 果 。3 浓 淡 型 燃 烧 器其 原 理 是 使 一 部 分 燃 料 作 过 浓 燃 烧 ， 另 一 部 分 燃 料 作 过 淡

7、 燃 烧 ， 但 整 体 上 空 气 量 保持 不 变 。 由 于 两 部 分 都 在 偏 离 化 学 当 量 比 下 燃 烧 ， 因 而 NOx 都 很 低 ， 这 种 燃 烧 又 称为 偏 离 燃 烧 或 非 化 学 当 量 燃 烧 。4 分 割 火 焰 型 燃 烧 器其 原 理 是 把 一 个 火 焰 分 成 数 个 小 火 焰 ， 由 于 小 火 焰 散 热 面 积 大 ， 火 焰 温 度 较 低 ， 使“热 反 应 NO”有 所 下 降 。 此 外 ， 火 焰 小 缩 短 了 氧 、 氮 等 气 体 在 火 焰 中 的 停 留 时 间 ， 对 “热 反 应 NO”和 “燃 料 NO”

8、都 有 明 显 的 抑 制 作 用 。5 混 合 促 进 型 燃 烧 器烟 气 在 高 温 区 停 留 时 间 是 影 响 NOx 生 成 量 的 主 要 因 素 之 一 ， 改 善 燃 烧 与 空 气 的 混合 ， 能 够 使 火 焰 面 的 厚 度 减 薄 ， 在 燃 烧 负 荷 不 变 的 情 况 下 ， 烟 气 在 火 焰 面 即 高 温 区 内 停留 时 间 缩 短 ， 因 而 使 NOx 的 生 成 量 降 低 。 混 合 促 进 型 燃 烧 器 就 是 按 照 这 种 原 理 设 计 的。6 低 NOx 预 燃 室 燃 烧 器预 燃 室 是 近 10 年 来 我 国 开 发 研 究 的 一 种 高 效 率 、 低 NOx 分 级 燃 烧 技 术 ， 预 燃 室一 般 由 一 次 风 （ 或 二 次 风 ） 和 燃 料 喷 射 系 统 等 组 成 ， 燃 料 和 一 次 风 快 速 混 合 ， 在 预 燃 室内 一 次 燃 烧 区 形 成 富 燃 料 混 合 物 ， 由 于 缺 氧 ， 只 是 部 分 燃 料 进 行 燃 烧 ， 燃 料 在 贫 氧 和 火焰 温 度 较 低 的 一 次 火 焰 区 内 析 出 挥 发 分 ， 因 此 减 少 了 NOx 的 生 成 。