空氣過剩燃燒的優(yōu)點
水泥熟料煅燒產(chǎn)生的NOx易形成酸雨、霧等對人體有害。有關部門制定了NOx排放限止值,為此,生產(chǎn)單位均采取措施減少NOx排放。近年來,采用增加燃燒空氣來減少NOx排放得到應用,現(xiàn)將情況介紹如下:
燃料燃燒時,產(chǎn)生NOx,主要有:燃料NOx,主要由燃料內(nèi)的氮生成。熱NOx:氮和氧在高溫下反應生成。瞬時NOx:在空氣和燃料內(nèi),氮分子之間迅速反應形成。
燃燒器設計時,關鍵是減少熱NOx、瞬時NOx的生成。
燃料燃燒時,當溫度超過1800°F,則產(chǎn)生NOx,其數(shù)量與溫度和時間有關,當溫度超過2300°F,NOx迅速增加。只要在燃燒過程中,盡量做到在低的燃燒溫度和短的燃燒時間,將燃料完全燃燼,且火焰形狀完整,燃燒穩(wěn)定,則產(chǎn)生的NOx量就低些。
傳統(tǒng)的低或超低NOx排放的燃燒器設計時使用如下原則:
降低峰值溫度;
減少數(shù)1800°F以上溫度的燃燒時間;內(nèi)外廢氣循環(huán);
假定完全或接近完全燃燒。
燃燒器設計,一般采用流體、動力計算機技術(CFD):通過物理和數(shù)學計算來優(yōu)化燃燒器設計。加拿大某公司通過上述方式,進行燃燒器優(yōu)化設計,以降低NOx排放值。其設計概念是增大燃燒器的空氣量,通過CFD技術,使通過燃燒器的空氣流能使燃料和空氣混合,并保持穩(wěn)定的火焰形狀,還可設置多燃燒器使燃料完全燃燒,由于入燃燒空氣量多,則燃燒溫度相對低些,所生產(chǎn)的NOx量也低。
表1 北美回轉窯的隨機測試記錄
表2 新舊燃燒器測定數(shù)值
此類燃燒器已在北美的一些焚燒工業(yè)廢棄物和生活垃圾的回轉窯上使用,使用效果如下:采用新燃燒器后,不論是燃燒油還是天然氣,在過??諝廨^大情況下,NOx和硫化物排放值均降低(見表1)。
表1值得關注的是,#1、#2窯的規(guī)格相同,但窯內(nèi)燃燒的過??諝獠灰唬?2窯為9.3%,#1窯為8.0%,NOx排放#2為#1窯的80%。這種情況有待進一步探討。
此類燃燒器用于鍋爐,測試結果見表2,測定的燃燒器的NOx排放值已低于1.9×10-5kg/MJ。
上述情況表明,回轉窯采用過剩含量較高的新燃燒器,全硫排放可減少83%,NOx則可降至66%~69%。用于鍋爐,NOx減少高達98.6%,這是控制峰值溫度和增大過??諝獾慕Y果。公司聲稱可節(jié)省24%的燃料費用。此類燃燒器在進一步優(yōu)化提高,且在國際上推廣應用。
趙艷妍陳友德編譯自
No.2/2015
International Cementreview