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产品与应用

直燃式焚烧炉采用什么样的技术?如何减少NO的产生?

直燃式焚烧炉的直接焚烧技术


简单焚化含氮废物所释放的氮氧化物,将远远超过环保当局和监管机构的要求。大气中氮氧化物的存在是酸雨形成的主要原因,其排放引起了人们的广泛关注。因此,应采取特殊处理措施,抑制氮氧化物的产生。


传统的抑制NOx生成的燃烧技术可以概括为偏离化学当量燃烧法,即在局部燃烧区,化学当量比不在燃烧反应化学当量比的范围内,从而抑制NOx的生成。在高温空气燃烧技术中,由于燃烧空气预热到很高的温度(≥80 0℃),大大超过了气体的着火温度,气体只要遇到氧气就会发生剧烈的化学反应,点火和燃烧的稳定性好。日本Minming Hasegawa对丙烷燃烧过程的研究表明,当空气温度高于90 0℃,氧含量为5%时,可获得稳定的燃烧火焰。


当燃烧空气中氧浓度较高时,燃料中C、H2、CO和碳氢化合物等可燃成分的混合将加速反应生成CO2和H2O,同时生成大量NOx。如果燃烧空气中的氧气浓度相对较低,则燃烧过程将受到控制。由于气体与氧之间的燃烧反应活化能低于氧原子与氮之间的燃烧反应活化能,所以首先发生气体与氧之间的燃烧反应,而氧原子与氮原子只有在有残余氧时才与氮原子反应生成氮氧化物(NOx)。只要合理控制炉内氧浓度,使其在整个炉内的空间分布均匀、低,燃烧过程就会充满整个炉空间,不会出现局部的白炽热点,从而使整个炉内的温度分布均匀,抑制燃烧过程中最高温度的出现,减少NOx的生成。


最高温度的出现减少了NO的生成

数值模拟结果表明,当氧气浓度为4%(用氮气稀释空气)时,火焰最高温度与平均温度之比小于1.1,而当氧气浓度为21%时,燃烧器出口附近火焰最高温度与平均温度之比为1.57。与传统的火焰温度分布相比,高温低氧燃烧过程中火焰的最高温度相对较低,但整个炉膛的平均温度较高,强化了炉内的传热。实际研究表明,当燃烧温度低于1300℃时,NOx的含量较少。这样,虽然空气被预热到很高的温度,但由于火焰的最高温度相对较低,例如当空气预热到115℃,空气中的氧含量从21%降到2%,NO时,氮氧化物的生成受到抑制。产量由3750 mg·m-3下降到54 mg·m-3。