传统的燃气锅炉大多是采用三回程式的结构,这种锅炉体积较大,相对笨重,并且燃烧后所产生的尾气排放也相对较高,在现如今,为了改善大气污染环境质量,很多地区会对燃气锅炉进行低氮改造,从2017年北京首行燃气锅炉低氮改造工作,要求燃气锅炉的氮氧化物排放标准要立方米小于80毫克。
传统的燃气锅炉燃烧器通常的NOx 排放在120~150 毫克左右。燃气锅炉低氮燃烧器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃烧器。NOx 排放在 30 毫克以下的通常称为低氮燃烧器。
燃气锅炉低氮燃烧器通常基于下列技术:
电子比例调节和氧含量控制技术来控制氧含量;
FGR烟气再循环技术来降低火焰温度和氧含量;
全预混的表面燃烧技术来降低火焰温度和实现充分燃烧。
可调比
采用了电子比例调节的低氮燃烧器通常应该具备至少5:1以上的高可调比。更低的可调比意味着实际运行过程中更多的ON/Off 启停,同时也意味着更多的天然气消耗。除非是负荷常年在一个比较小的稳定区间的锅炉,选择一个高可调比的燃烧器对于降低天然气的消耗,降低运行成本,延长设备的使用寿命非常重要。
其它主要考虑因素
燃烧稳定性是选择燃气锅炉低氮燃烧器的主要考虑因素,包括设备本身的可靠性。对于采用FGR技术的低氮燃烧器,需要特别关注FGR烟气再循环比例,过大的比例意味着燃烧极易不稳定,或者对于设备的技术和控制水平有比较苛刻的要求。
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从现在的形式来看,燃气锅炉实现低氮燃烧是我国社会发展的大势所趋,也是减少大气污染物排放的一个重要举措。
现有的燃气低氮锅炉的低氮燃烧技术主要围绕如何降低燃烧温度,减少热力型氮氧化物(NOx)生成开展的,主要技术包括分级燃烧、预混燃烧、烟气再循环。
燃料分级燃烧/空气分级燃烧
热力型NOx的生成量很大程度上取决于燃烧温度的高低。燃烧温度在当量比为1的情况下达到高值,在贫燃或者富燃的情况下进行燃烧,燃烧温度则会下降很多。运用该原理推出了分级燃烧技术。
空气分级燃烧级是富燃料燃烧,在第二级加入过量空气,为贫燃燃烧,两级之间加入空气冷却以燃烧温度不至于太高。燃料分级燃烧与空气分级燃烧正好相反,级为燃料稀相燃烧,而在第二级加入燃料使得当量比达到要求的数值。这两种方法结合将会使整个系统的过量空气系数保持一个定值,为目前普遍采用的低氮燃烧控制技术。