泷涛低氮燃烧器采用“多技术耦合+烟气再循环”技术,该技术路线为国内主流低氮燃烧改造路线,氮氧化物排放可实现30mg/m³以内,具体技术内容如下:
1、采用定制化模拟仿真技术,一对一模拟燃烧头结构与炉膛的匹配情况,使火焰适合炉膛尺寸,稳定燃烧的同时还可以降低氮氧化物排放;
该技术可以在不改变锅炉炉膛尺寸的情况下,通过模拟仿真技术可以设计出与锅炉匹配的低氮燃烧器,同时可以模拟出火焰尺寸与炉膛进行匹配,火焰的温度场分布、火焰流场速度、氮氧化物和一氧化碳排放仿真分析。
并针对模拟的结果进行不断反复调整,再进行仿真分析,直到达到最佳的结果。如下图1-1为燃烧头轴向速度分布图,图1-2为温度分布云图,图1-3为NO生成速率分布云图,图1-4为NO浓度分布云图。
图1-1 轴向速度分布云图
图1-2 温度分布云图
图1-3 NOx生成速率分布云图
图1-4 NOx浓度分布云图空气和燃气分级技术
2、空气分级燃烧,第一级是富燃料燃烧,在第二级加入过量空气,实现燃尽过程,两级之间加入空气来调节温度场分布。燃料分级燃烧与空气分级燃烧正好相反,第一级为燃料稀相燃烧,在第二级加入燃料使得当量比达到要求的数值。两种方法最终都会使整个系统的过量空气系数保持一个定值。
空气分级燃烧 燃料分级的燃烧原理图
空气分级技术多用于锅炉的低氮改造。通过将燃烧所需的空气分级送入炉膛内部,可以降低锅炉主燃烧区的氧气浓度,使其过量空气系数小于1,火焰的燃烧速度和温度得以降低,从而降低主燃烧区的NOx生成量。
3、钝体稳焰技术
由于钝体稳焰技术的采用,使得燃烧出口存在回流区,燃料在钝体回流区内混合,并形成火焰面,同时使未完全燃烧的燃料在二次回流区充分燃烧,使得温度维持在一个较高的水平,起到稳定火焰的作用。
4、旋流燃烧,浓淡燃烧技术
通过旋流器的作用,在燃烧头出口火焰前端产生烟气回流的稳定燃烧区域,这个区域由于存在高温热烟气的内循环,NOx生成会显著降低,同时所产生的稳定回流区相当于存在一个值班火焰,大大有利于火焰的稳定;
燃料通过高速喷射与旋流盘撞击,产生一种强烈的混合作用,使得燃料与空气快速混合,达到部分预混的状态,同时设置二次燃料喷口,使得燃料在空间上产生浓淡分布,达到分散和分级燃烧的效果,降低火焰燃烧温度,使得燃烧器出口的温度场均匀,大大减少了热力型NOx和快速型NOx的生成;在出口产生的燃料浓度分布,使得回火可能性减小,燃烧稳定性增强。
5、烟气再循环技术
以上技术兼顾烟气再循环技术,能够进一步降低氮氧化物的生成。
NOx生成量的降低可以通过在火焰区域加入烟气来实现:加入的烟气吸热从而降低了燃烧温度,同时加入的烟气降低了氧气的分压,这将减弱氧气与氮气生成热力型NOx的过程,从而减少了NOx的生成;烟气的加入使得空气速度增加,这将促进空气与燃料的混合,从而减少快速型NOx的生成。
外部烟气再循环技术是指烟气从锅炉的出口通过一个外部管道,接入设备空气入口,重新加入到炉膛内参与燃烧。如图1-5为外循环烟气的结构示意图。
图1-5 外部烟气循环系统