燃?xì)忮仩t低氮燃燒器如何選擇

2017 年 4 月 1 日北京市正式施行最嚴(yán)苛的鍋爐氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn), 要求新建的鍋爐氮氧化物排放低于30 毫克，在用的鍋爐氮氧化物排放低于80 毫克，未來(lái)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)逐步應(yīng)用到全國(guó)各個(gè)省市，對(duì)于目前市場(chǎng)上大部分的在用燃?xì)忮仩t業(yè)主來(lái)說(shuō)意味著必須更換成低氮燃燒器，才能滿(mǎn)足排放要求。

在了解燃?xì)忮仩t低氮燃燒器前，我們先來(lái)先了解一下NOx 氮氧化物的生成機(jī)制：
熱力型NOx是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸傻腘Ox，是目前大氣污染中氮氧化物的主要來(lái)源。對(duì)于燃?xì)忮仩t來(lái)說(shuō)，熱力型 NOx 的產(chǎn)生和燃燒的溫度呈指數(shù)型關(guān)系，通常在燃燒溫度高于1000 攝氏度的時(shí)候開(kāi)始產(chǎn)生，而在 1400 度以上 NOx 的生成速度會(huì)急劇增加。下圖反映的是燃?xì)忮仩t的NOx 排放和溫度的關(guān)系。

基于以上 NOx 的生成機(jī)制，燃?xì)忮仩t低氮燃燒器控制NOx 的技術(shù)主要著眼于兩個(gè)方向：
①　降低火焰溫度
②　降低空氣氧含量

低氮燃燒器和超低氮燃燒器類(lèi)型

傳統(tǒng)的燃?xì)忮仩t燃燒器通常的NOx 排放在120~150 毫克左右。燃?xì)忮仩t低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器。NOx 排放在 30 毫克以下的通常稱(chēng)為超低氮燃燒器。

燃?xì)忮仩t低氮燃燒器通常基于下列技術(shù)：
1. 電子比例調(diào)節(jié)和氧含量控制技術(shù)來(lái)精確控制氧含量；
2. FGR煙氣再循環(huán)技術(shù)來(lái)降低火焰溫度和氧含量；
3. 全預(yù)混的表面燃燒技術(shù)來(lái)降低火焰溫度和實(shí)現(xiàn)充分燃燒。

上述技術(shù)中 1 通常是燃?xì)忮仩t低氮燃燒器的必須配置；基于上述技術(shù)，市場(chǎng)的燃?xì)獾偷紵髦饕譃橐韵骂?lèi)型：
1. FGR低氮燃燒器
FGR低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox 在全火范圍內(nèi)控制到65 毫克，極限大約在40 毫克左右，進(jìn)一步降低NOx 排放可能導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定，或者犧牲可調(diào)比等弊端。
2. 表面燃燒超低氮燃燒器
表面燃燒超低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox 在全火范圍內(nèi)控制到30 毫克以?xún)?nèi)， 其優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單，不需要FGR 煙氣再循環(huán)管道；其主要缺點(diǎn)是需要過(guò)濾空氣，加大了維護(hù)工作量；同時(shí)氧含量在 7%左右，降低了部分燃燒效率。
3. 表面燃燒 +FGR超低氮燃燒器。
表面燃燒 +FGR超低氮燃燒器結(jié)合了表面燃燒的NOx 控制優(yōu)點(diǎn)和FGR降氧含量?jī)?yōu)點(diǎn)， 可以實(shí)現(xiàn)在全火范圍控制NOx 到 20 毫克水平，同時(shí)控制氧含量在3%以?xún)?nèi)，大化燃燒效率。其主要缺點(diǎn)是設(shè)備成本較高。

選擇燃?xì)忮仩t低氮燃燒器時(shí)考慮的主要參數(shù)

尾氧含量
為了達(dá)到充分燃燒的極限過(guò)剩空氣系數(shù)為大約1.1, 對(duì)應(yīng)的理論尾氧含量為大約2%. 更高的尾氧含量通常意味著燃燒器效率的降低。理想的燃燒器尾氧含量可以控制在3%以?xún)?nèi)； 市場(chǎng)上表面燃燒的燃燒器的尾氧含量通常在7%左右， 相對(duì)于 3%的尾氧含量， 意味著產(chǎn)生相同的熱量，需要多耗費(fèi)大約 6~8%的天然氣。對(duì)于常年運(yùn)轉(zhuǎn)或者設(shè)備長(zhǎng)期在較高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，天然氣消耗量比較大的業(yè)主，選擇一款尾氧含量低的燃燒器對(duì)于降低運(yùn)行成本至關(guān)重要。

可調(diào)比
采用了電子比例調(diào)節(jié)的低氮燃燒器通常應(yīng)該具備至少５：１以上的高可調(diào)比。更低的可調(diào)比意味著實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中更多的ON/Off 啟停，同時(shí)也意味著更多的天然氣消耗。除非是負(fù)荷常年在一個(gè)比較小的穩(wěn)定區(qū)間的鍋爐，選擇一個(gè)高可調(diào)比的燃燒器對(duì)于降低天然氣的消耗，降低運(yùn)行成本，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命非常重要。

其它主要考慮因素
燃燒穩(wěn)定性是選擇燃?xì)忮仩t低氮燃燒器的主要考慮因素，包括設(shè)備本身的可靠性。對(duì)于采用FGR技術(shù)的低氮燃燒器，需要特別關(guān)注FGR煙氣再循環(huán)比例，過(guò)大的比例意味著燃燒極易不穩(wěn)定，或者對(duì)于設(shè)備的技術(shù)和控制水平有比較苛刻的要求。

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