| 低氮生物質燃燒機研究開發 |
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價格：28000 元(人民幣) | 產地：河南鄭州 |
| 最少起訂量：1臺 | 發貨地：河南鄭州 | |
| 上架時間：2019-03-29 08:46:28 | 瀏覽量：103 | |
鄭州達冠節能環保設備有限公司
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低氮生物質燃燒機研究開發 摘要：概述了氮氧化合物的生成機理及控制方法；利用分割火焰和濃淡燃燒原理及分段燃燒方法對燃燒器噴嘴及燒嘴磚作改進，通過熱態試驗開發出一種低氮氧化合物生物質燃燒機且已應用于工業上。 生物質燃燒機是加熱爐的主要組成部件，其燃燒產生的氮氧化合物是環境污染的主要因素之一，對人體有著直接的危害。隨著國家對環境保護的日益重視，氮氧化合物含量的高低成為衡量生物質燃燒機燃燒性能的重要指標之一，世界各大乙烯公司均十分關注裂解爐氮氧化合物的排放量，相繼開發了各種類型的低氮氧化合物生物質燃燒機。 l 氮氧化合物的生成機理及抑制方法 燃燒過程中生成的氮氧化合物主要是指NO和N02，其中NO約占90%，其余為N02。根據燃料和燃燒條件不同，在燃燒過程中生成的氮氧化合物主要可分為三種，即熱力型氮氧化合物.燃料型氮氧化合物和快速型氮氧化合物。 1.1熱力型氮氧化合物 空氣中的氮分子，在高溫下氧化而生成的氮氧化物，稱為熱力型氮氧化合物。其反應為： N2+02Q2NO 而平衡常數可由下式表示： K [Ⅳ( N0 2NV[00]2j=3×l014e - 54200WRr 式中：NO、N2、02-濃度，I10L／CII13； R-氣體常數，J/mol．K； 產一絕對溫度，K。 由平衡常數計算公式可知，溫度越高，NO的生成量越多。 NO的生成機理極其復雜，是經過眾多鏈式反應過程而生成的，可用下面一組不分枝鏈鎖反應來說明： 02CJD+D (1) O+N2甘NO+N (2) N+ 02甘NO+0 (3) 在上述反應中，式(2)的反應為吸熱反應，是整個反應的關鍵。由于氧原子與燃料中可燃成分反應的活化能很小，而氧原子與氮分子反應的活化能很大，因此，氧原子和燃料分子的反應先于氧原子和氮分子的反應。熱力型氮氧化合物生成反應基本上是在燃料燃燒后期才發生，故火焰中不會產生大量熱力型氮氧化合物。 高溫狀態下生成的NO，一經冷卻，便分解成N2和02，一部分NO不分解，以NO狀態排出，而另外一部分NO則被過剩空氣中的氧所氧化，生成N02。 2NO+ 02CJ2N02 1.2燃料型氮氧化合物 在燃燒過程中，由于燃料中氮的有機化合物放出大量的氮原子而生成的NO，稱為燃料型氮氧化合物。燃料型氮氧化合物受溫度的影響較小，這是由于有機化合物中氮的分解溫度常常低于現有裝置中的然燒溫度的緣故。關于燃料型氮氧化合物的生成機理比較公認的是中間產物理論。即燃料N在高溫下總是分解為一種中間產物I，這種中間產物在含氧化物較多時就反應生成NO。如果含氧化物R不多，成的NO又可和中間產物I還原為N2。用公式表示： +R一ⅣD+… lruet—N——，l +ⅣD—．Ⅳ2+一， 由此可見，燃料型氮氧化合物的生成完全取決于含氧化物R的多少，如果供應的氧多，則尺多，生成的氮氧化合物多，反之則少。 在實際裝置中，燃料中氮的轉化率為30%~40%。設燃料中的含氮率為x%，換算氮氧化合物濃度為，，(×10-6)，則：，，=533x +125。 一般說來，在燃料含氮率一定的情況下，燃燒溫度越高，過剩空氣越大，則燃料型氮氧化合物的轉換率就越高。 1.3快速型氮氧化合物 快速型氮氧化合物是空氣中的氮在高溫下與氧化合而成。它產生在火焰面內，是富碳氫類燃料在過剩空氣系數小于1時燃燒特有的現象。目前還沒有公認的生成機理。通常快速型氮氧化合物生成量比熱力型氮氧化合物生成量小一個數量級[2]。與熱力型氮氧化合物和燃料型氮氧化合物相比，快速型氮氧化合物可以忽略不計。 1.4實際裝置中產生氮氧化合物的原因及其影響因素 氮氧化合物生成與溫度、氮和氧的分壓有關系，燃燒器的燃燒速度由空氣和燃料的混合速度決定。但當供給一定量的過剩空氣時，由于火焰溫度提高，氮氧化合物生成量增多。而當過剩空氣過少或過多時，火熘平均溫度降低，氮氧化合物生成量就比較小[3]。高溫對NO。的生成有利，隨著燃燒用空氣溫度的提高，火焰溫度和氮氧化合物的濃度升高。隨著爐膛溫度的提高，氮氧化合物的濃度升高。生物質燃燒機的選擇對爐膛溫度有影響，從而影響氮氧化合物的生成。不同的生物質燃燒機在爐內產生不同的熱強度分布，而不同的熱強度分布產生不同的溫度分布。當燃料氣中的氫含量升高，氮氧化合物的濃度亦提高。氫含量的提高導致火焰溫度的提高，從而產生更多的氮氧化合物。燃料油中的氮轉化為燃料型氮氧化合物，燃料油中的氮含量越高則氮氧化合物的生成量越大。另外，某些研究得到了隨著燃燒用空氣中水分的增加，氮氧化合物的生成有降低的趨勢。 綜上所述，氮氧化合物的生成量與下列因素有著重要的關系： (1)過剩空氣量； (2)燃燒用空氣溫度； (3)爐膛溫度； (4)燃料氣中的含氫量； (5)燃料油中的含氮量； (6)燃燒用空氣濕度等。 由于熱力型氮氧化合物和燃料型氮氧化合物的生成機理不同，故抑制方法也有所不同。溫度對熱力型氮氧化合物的生成具有決定作用，其次氧的濃度及停留時間對熱力型氮氧化合物生成量也有影響。 要抑制熱力型氮氧化合物的生成可用下列方法： (1)降低燃燒溫度水平，并防止產生局部高溫區； (2)降低氧濃度； (3)使燃燒在偏離理淪含氧量下進行； (4)縮短煙氣在高溫區的停留時間。 燃料型氮氧化合物生成量受燃燒溫度的影響很小，但與燃料含氮量與氧濃度有很大關系。因此，要抑制燃料型氮氧化合物的生成，可用下列基本方法： (1)選用含氮較低的燃料； (2)降低空氣過剩系數，組織燃料過濃燃燒； (3)采用擴散燃燒推遲混合。 上述抑制氮氧化合物生成的方法有時是相互矛盾的，或與抑制其它污染物相矛盾。所以，在設計一種低氮氧化合物生物質燃燒機時，必須要兼顧各個方面。主要的措施有： (1)采用低氮燃料； (2)改善操作條件； (3)采用低氮氧化合物燃燒方法。 2低氮氧化合物控制方法 2.1煙氣再循環低氮氧化合物生物質燃燒機 將工藝過程中的部分煙氣循環進助燃空氣，煙氣作為一種稀釋劑降低了氧分壓和火焰溫度，限制了NO。的生成量。 2.2低過剩空氣生物質燃燒機 通過完全燃燒所需的最少空氣量來減少氮氧化合物的排放量。通常過剩空氣量為5%~8%。 2.3濃淡型低氮氧化合物生物質燃燒機 使一部分燃料作過濃燃燒，另一部分燃料作過淡燃燒，但總體上a（過剩空氣系數）仍保持正常值。這樣既降低了火焰溫度，同時也降低了NO。的生成量。 2.4分割火焰型生物質燃燒機 原理是將大火焰分割成小火焰，小火焰散熱表面大，使火焰溫度降低。此外火焰小，縮短了氮、氧等氣體在火焰中的停留時間，因而降低了NO。的生成量。 2.5分段助燃生物質燃燒機 主要組織了空氣動力工況和燃料與空氣的混合，將助燃空氣分多級注入爐內，把燃燒分為低氧還原區與完全燃燒區。即在燃燒的初級階段，通過供人總空氣量20%。70%的非化學當量空氣，使燃燒處于低氧濃度狀態，以降低火焰溫度。然后通過多流股的二次供風，使燃料未燃部分完全燃燼，從而減少氮氧化合物的生成量。 2.6后燃燒控制 利用在特定的溫度區域加入某種反應物的方式，破壞已形成的NO，。 日本大阪煤氣株式會社開發的低氮氧化合物生物質燃燒機是一種較先進的生物質燃燒機，它綜合采用了煙氣再循環、分段燃燒、分割火焰等項技術。試驗表明，新生物質燃燒機的氮氧化合物生成量比原生物質燃燒機降低了50%。另外，S&W公司除采用低氮氧化合物生物質燃燒機外，還采用注氨的方法，將煙氣與注入的氨混合或通過氣體分配板進入脫硝反應囂，排氣中的氮氧化合物被氨還原成氮和水等無害氣體排出。 3低氮氧化合物試驗研究 低氮氧化合物生物質燃燒機的試驗研究是在直徑1.56 m、長4.4 m的臥式圓筒爐內進行。通過對噴嘴結構選型、燒嘴磚配置及調風器設計等多方案研究，共設計出3套不同噴孔直徑、不同孔數，但噴孔總面積相同的噴嘴。l號噴嘴（普通型）參照普通底部生物質燃燒機噴嘴結構，開4個憶．0 mm孔。Ⅱ號噴嘴（分割火焰型）在I號噴嘴的基礎上，依據分割火焰的原理，開6個機．6咖孔。Ⅲ號噴嘴（濃淡型）在Ⅱ號噴嘴的基礎上，依據濃淡燃燒原理開6個孔，直徑分別為1.8 mm(2個)、1.3 mm（2個）、1.8 mm(2個)。依據分段燃燒原理在原燒嘴磚結構 上加開二段風風道，并設置調節風門。 試驗所用的燃料為氣體燃料（瓦斯氣），故燃燒時不會有燃料型氮氧化合物生成，空氣過剩系數大于1時，只有熱力型氮氧化合物。試驗在各工況條件一致的情況下，通過更換噴嘴及加二段風，得到不同過剩空氣系數下各噴嘴的煙氣試驗數據。 |
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