焚烧炉设计中低氮燃烧的探讨.doc

焚烧炉设计中低氮燃烧的探讨 江苏全能环境工程有限公司 陈敏东 [内容提要] 本文通过介绍炉体设计中,低氮燃烧技术和SNCR技术的应用。着重分析了一些关键问题如:燃烧组织、高温低氧燃烧、氮氧化物的生成等，还结合炉体设计的实际情况，从炉体结构上和燃烧器设计选用上,应用低氮燃烧技术的思路与分析。 关键词：低氮燃烧技术、燃烧组织、高温低氧燃烧、过量空气系数、二段燃烧、SNCR系统、污染排放 引言：当前随着国家环保力度的加大，我国焚烧炉市场正红红火火。焚烧炉厂家也如雨后春笋一样，一下子冒出来了很多。所做的产品也是良莠不齐。焚烧炉设计理念大多停留和局限于原来小型焚烧炉的概念：过氧、高温一次燃尽。追求目视烟囱直排的无烟效果。体现了我国现阶段某些焚烧炉厂家的焚烧炉设计理念还是比较落后的。 国家对于污染源和污染物的控制在进一步地加强。对于焚烧来说从强调有毒有机物的一次燃烧的分解率，到十分关注焚烧过后烟气排放指标；从主要关注烟气中硫化物含量，到逐渐同时关注氮化物含量的问题。由于各方面的原因，我国现阶段对SO2的重视较多，而对氮氧化物的控制与脱除还不太注重，相信随着对SO2的治理工作的不断进行，氮氧化物污染问题会突现出来；NOX可能和SOX一样成为酸雨产生的主要原因（西欧和美国NOX和SOX的排放量持平）。所以我们作为焚烧炉行业的一线技术人员，义不容辞地需做一些前瞻性的工作。 概论： QN-QY等系列焚烧炉用于高温焚烧废气，通过调节助燃燃料量和燃烧空气的供给来确保废气的完全燃烧和维持炉内的燃烧温度，并按焚烧烟气在炉膛内的滞留时间来确定炉膛容积以保证废气中的有机物在炉内达到完全燃烧分解。其主要优点为：炉体燃烧根据3T（温度、时间、涡流）原则设计，确保废气在炉本体燃烧室内充分氧化、热解、燃烧，使有机物破坏去除率达到9 %以上。 燃烧室温度850℃以上，烟气停留时间≥2s，确保有机物完全分解。焚烧炉出口处设有热电偶，及时反应炉内温度，通过温度测量及反馈自动调节助燃燃料量。 废气、燃料气和助燃空气在焚烧炉内切向混合，其混合程度好、湍流度高、燃烧速度及效率极高，过剩空气系数低，可节约大量燃料。 焚烧炉体上部设有防爆口，以防止炉膛内烟气爆燃对炉体的损坏。安全性高-设有启动前不排除易爆气体就不能点火的功能，以防气爆，炉内设有火焰检知器，一旦炉内发生熄火或点火失败，立即自动切断废气供给，报警系统完善，安全可靠。 焚烧炉的主体是卧式炉体，内衬高温耐火砖，中间是隔热材料，外层以钢板为保护。设备简化，易于维修，并运行成本低。—SCR选择性催化还原脱氮装置。但由于国内企业往往受资金、观念、技术等种种因素影响，仍选用普通焚烧炉；焚烧后烟气的检测结果往往是氮氧化物超标。甚至某些焚烧炉生产厂家生产的焚烧炉即使在处理的废弃物不富含氮化物时，也同样地存在烟气中氮氧化物超标的问题。所以我们针对现实情况，对于燃烧与燃烧中的脱氮技术作了一些研究和分析，并作为专题讨论。尽力促使热力型焚烧炉设计时，充分考虑到低氮燃烧；使热力型焚烧炉也能针对含氮废弃物的焚烧也能达标排放。 高温低氧燃烧NOx，废气中约20%转化为N2，80%的氮转化为NOx的形式，其中NO又占到90～同时在850～1 ℃温度范围内，氨水中的氨，。 在富燃料区则恰恰相反，这是因为富燃料区含有较多的C2与CO等可以起还原剂作用的物质，可发生还原反应。其还原反应表示为： 从以上反应式可以看出，废气燃烧中产生NOX不仅取决于氮的氧化过程，还和废气的还原性物质对已产生的NOX进行还原的过程有关，总的NOX是与这两个过程的综合结果。这就是所谓的燃料型氮氧化物。 空气中的氮气是很稳定的，但当温度达到530℃时，生成的NO与NO2很少，当温度增至1000℃时，生成的NO与NO2在NOX中的比重仍然很小，但当温度超过1200℃时，生成的NO与NO2已相当可观，其中绝大部份是NO。这就是所谓的热力型氧化氮。所以我们设计的焚烧炉燃烧温度应小于100℃，将焚烧炉焚烧温度控制在℃左右，既可以确保废气的完全热解焚烧，又可以防止NOx的生成。因此减少烟气中NOx的排放。NOx）排放的目的。但是目前我们在这方面的研究还很欠缺，并缺乏正确的认识。较少涉及如何深入认识燃烧过程和燃烧组织问题。 事实上，在炉膛中发生的高温低氧燃烧过程是相当复杂的。降低局部氧气浓度不能以损失整体设备的燃烧效率为代价。这就是说，从量上而言，对于燃烧一定量的有机物而言，所需供应的空气量总体上必须等于或超过化学当量比，即总过量空气系数α ≥1，否则必然有一部分有机物不能完全燃烧，而造成化学不完全燃烧损失。这时，无论空气温度和余热回收率多高，都不可能避免这部分损失。 一次高温低氧燃烧是通过降低局部氧浓度实现的，实质上是使局部的过量空气系数远低于化学当量比（α1），而呈富燃料状态。氧浓