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燃烧器技术讲解

燃烧器技术讲解

2020-12-21 09:50

水泥窑烟气中NOX的控制相对是一个非常复杂的问题,需要强调的是,降低NOX的排放必须是在保证水泥窑正常生产的前提下进行。
1.水泥窑烟气中NOX的产生主要来源于燃烧,根据其燃烧过程的特点和燃料的生命周期,目前所掌握的NOX控制方式主要有以下几类。
(1)针对NOX主要来自燃料本身,对燃烧进行脱氮处理或者选择含N低的燃料、使用低N的替代燃料,以降低燃料型NOX的生成,不可避免地成为一种选项。在燃料来源具备条件的区域,部分水泥厂采用此种方式也不失为一个办法。
(2)低氮燃烧技术是通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数,以抑制NOX生成或破坏已生成的NOX为目的,从而减少NOX排放的技术。
其主要方式有:采用低NOX燃烧器、空气/燃料分级燃烧技术、改变燃料物化性能技术、改变生料易烧性等方面。

针对烟气的脱硝技术,主要是根据NOX具有的还原、氧化和吸附等特性开发出的一项技术。主要有比较成熟的SNCR和SCR法、湿法脱硝、生物脱硝等。
2.低氮燃烧技术
低氮燃烧技术主要是对应NOX的两种生成机理,从降低燃烧温度、窑炉内温度来减少NOX生成,改变煤粉着火区域和燃烧区域的气氛来达到抑制NOX的生成或促进NOX向N2转变。
低氮燃烧技术只发生初期投资而没有运行费用,是一种较经济的控制NOX的方法。通过采用炉内低NOX燃烧技术,能将NOX排放浓度降低20-30%。各种炉内低氮燃烧技术均涉及窑炉燃烧的安全和效率问题,其存在一定局限性,多种技术组合使用后NOX生成降低率可以达到20-40%。
3.低氮型燃烧器
回转窑中的热力型NOX主要是由窑头燃烧产生的,相关资料显示,窑头燃烧排放的氮氧化物主要是NO,约占95%。提高一次风喷出速度,提高一次风喷出动量,降低一次风用量,可以显著降低回转窑中NOX的生成量。设计特殊燃烧器内部结构,改变风煤比例,产生燃料着火区有类似空气分级、燃料分级法的效果,在保证煤粉着火燃烧的同时,可有效地抑制NOX的生成。大体上都在宣传有20-30%的降低效果。低氮燃烧器为了达到降低NOX目的,一般都采用低温燃烧或低氧燃烧技术,对燃料适应性相对较差,在目前水泥企业使用原煤质量趋向变差的情况下,对低氮燃烧器提出了更高的要求。
4.分级燃烧技术
分级燃烧技术是将煤、燃烧空气及生料分别引入,以尽量减少NOX生成和尽可能将NOX还原成N2的技术。
空气分级燃烧技术是将燃烧所需的空气分级送入炉内,使燃烧在炉内分级分段燃烧。燃烧区域的氧浓度对各种类型的NOX生成都有很大影响。当过剩空气系数a<1时,燃烧区处于贫氧燃烧状态,抑制NOX生成有明显效果。分解炉内空气分级燃烧一般是将三次风分为两部分送入分解炉,主三次风占总三次风量的70-90%,燃尽风则占10-30%。炉内煤的燃烧分为三个区域,即热解区、贫氧区、富氧区。在贫氧区,煤在缺氧条件下燃烧,燃烧速度和燃烧温度降低,抑制了燃料型NOX的生成。同时,燃烧生成的CO和NOX进行还原反应,以及燃料中氮分解出的中间产物如NH、CN、HCN、NHX等相互作用,或与NOX还原分解,抑制NOX生成。在富氧区,保证煤燃烧充分。空气分级燃烧技术使用好的关键是:控制好贫氧区温度和主三次风量,不使煤不完全燃烧损失过分增大,避免因还原性气氛导致的结皮和结渣影响系统正常运行,要充分考虑炉容或者煤在炉内燃烧时间够不够。

燃料分级技术是把燃烧分成两股或多股,创造三个燃烧区域:富氧区域、缺氧区域、燃尽区域。在富氧区域,供入分解炉用煤的70-90%,此处空气过剩系数a约1.2,NOX生成。在缺氧区供入10-30%的分解炉用煤量,此处空气过剩系数a约0.8-0.9,形成很强的还原气氛,将富氧区形成的NOX还原成N2。燃尽区再供入部分三次风,在正常过剩空气系数a约1.1条件下,使产生的CO和飞灰中的碳燃烧完全。
水泥窑的燃料分级燃烧技术还有,在窑尾烟室和分解炉之间建立还原燃烧区域,将炉用煤分一部分供入此区域,在缺氧燃烧条件下产生CO、H2、HCN和固定碳等还原剂,与窑内来的烟气中的NOX发生反应,将NOX还原成N2。同时,煤粉在缺氧条件下,也相应地抑制了其自身燃料型NOX的产生。
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