低诺克斯燃烧器中分阶段燃烧技术的详细说明

上演燃烧是一种核心技术之一低诺克斯燃烧器。通过在分阶段控制燃料和空气的混合过程，它破坏了NOX形成所需的高温，富含氧气的环境，从而大大降低了氮氧化物的排放。本节提供了对上演燃烧的原理，类型，关键设计注意事项和实际应用的详细分析。

渐变的气体低氮燃烧器包括一个分配器，一个导板，点火电极，点火燃料管和燃烧缸。分销商用于为气体提供流动路径，包括主体和连接到主体的多个气体喷嘴。主体是带有层间的圆柱体，其外部是层间，内部是空心部分。在层顶的顶部，有多个气体分布空腔以间隔排列。气体通过主体进入分布腔，并通过气喷嘴弹出。

空气流过由主体空心部分和气喷嘴形成的空气流道，以向气体提供阻燃气体。这种类型的燃烧器配备了单独的空气循环管，这简化了设备并节省了空间和成本。燃烧空气的三层层，两层气体和燃烧器中的烟气被排列成层，从而降低了烟气中的火焰温度和氧气浓度，从而有效地降低了NOX的排放，并满足了氮的减少和环境保护的需求。

1。上演燃烧的核心原则

NOX的生成取决于三个条件： 高温（> 1400°C），富氧环境和氮源（燃料中的空气或氮化合物的N₂）。分阶段燃烧通过以下机制破坏了这一链：

1. 延迟混合：燃料和空气分阶段混合，以避免局部的高温区域。

2. 化学抑制：在初始燃烧区中产生还原的气氛，以将氮转化为N₂而不是NOX。

3. 温度控制：通过将燃烧分为阶段，峰值火焰温度降低，抑制了热NOx的形成。

2。两种分阶段燃烧的主要类型

（1）空气登台

• 原则:
  燃烧空气分为两个阶段：

  • 初级燃烧区（富含燃料富含区域）：仅提供80％–85％的理论空气，从而产生缺氧的燃烧。这降低了温度并产生还原的气体（例如CO，H₂），将NOx转换为N₂。

  • 次要燃烧区（倦怠区）：引入剩余的空气以确保完整的燃料燃烧。

• 优点:

  • 将热NOx减少40％–60％，特别有效地对气体/油锅炉有效。

  • 简单结构和低改造成本。

• 挑战:

  • 需要精确控制初级区域中的空气比率，以避免碳沉积或过度的CO排放。

（2）燃料分阶段

• 原则:
  燃料分为两个阶段：

  • 主要燃烧区：大多数燃料（70％–80％）和所有燃烧空气都提供了富氧环境。

  • 次要燃烧区：剩余的燃料（20％–30％）被注射，它使用初级区域的高温烟气点燃。由于缺氧缺乏和较低的温度，NOX的形成被抑制。

• 优点:

  • 更有效地减少燃料NOx（例如煤，生物质），可减少50％–70％。

• 挑战:

  • 需要一个复杂的控制系统来协调阶段之间的燃油注入，以防止次要区域的火焰。

3。关键设计参数和优化策略

1. 分期比率:

   • 在空气舞台中，主要区域通常收到占空气总需求的80％–90％。空气过多会降低NOX的降低效率，而太少会导致不完全燃烧。

   • 在燃料分期中，次级燃料比通常不得超过30％以保持燃烧稳定性。

2. 混合强度:

   • 旋转器，多端口喷油器或湍流增强剂可确保上演燃料和空气的彻底混合。

3. 居住时间:

   • 主要区域应保持0.3-0.5秒的停留时间，以确保完全减少NOX。

4。典型的应用和案例研究

1. 燃气锅炉:

   • 结合 空气登台 + FGR 将NOx降低到30 mg/m³（例如，欧洲发电厂改造项目）。

2. 燃煤电厂:

   • 燃油登台 + SNCR 将NOX排放量从500 mg/m³减少到100 mg/m³（例如，中国的1000兆瓦单元）。

3. 水泥旋转窑:

   • 具有预镇定燃烧器的多阶段燃烧器可实现超过60％的NOX降低。

5。上演燃烧的局限性

1. 燃料适用性:

   • 空气舞台最适合天然气和轻油，而燃料阶段对于高氮燃料（例如，粉碎的煤，生物质）更有效。

2. 系统复杂性:

   • 需要精确的空气/燃油控制系统，以增加维护成本。

3. 与其他技术协同作用:

   • 对于超低NOX（<50 mg/m³），必须将上演燃烧与燃烧后反硝化结合（例如SNCR/SCR）。

结论

上演燃烧可以通过 “分阶段供应，精确的温度控制和化学降低”，使其成为低诺克斯燃烧器中的核心过程。在实际应用中，应根据燃料特性，排放要求和成本注意事项选择适当的分阶段策略，通常与其他低诺克斯技术（例如FGR，SCR）协同作用。