低氮燃烧技术介绍讲课文档

等级 1 2 3
mg/m3 ≤170 ≤120 ≤80
ppm ≤91 ≤64.2 ≤42.8
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排放标准情况
3、国家标准及部分地方标准
标准
GB13271-2014
GB13271-2001 北京
DB11/ 139-2007 天津 上海 山东
生效日期 2014.7.1
2002.1.1 2007.9.1 2003.10.1 2007.9.1 2013.9.1
N2 O2
2NO
b
[NO] AeT [N2 ] [O2]dt
T>1800K时，热力型NOx呈指数增长
快速型NOx（10%）
CH N2 N H2 H2
HCN
O 2
HCN N NH H NH
NH3
NO HCO
局部当量比大于1.2时，上述反应将
不再快速
控制燃烧温度、氛围是天然气燃烧降低NOx产生的方向。
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降低氮氧化物产生的方法
（2）GLSF“free jet” 超低 氮型燃烧头技术：采用燃料 超级分 级燃烧、中心供风和烟气
内循环技术
NOx排放达到小于60mg
Flame Plate
Refractory Quarl
Re Circulated Flue Gas
Windbox
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降低氮氧化物产生的方法
● 浓淡燃烧技术 燃烧器燃料与助燃空气均分为三级 ，燃烧器第一级燃料量大于空气量，进行负 氧燃烧,即浓燃烧法；为了使燃料充分燃烧，在第三级补充过量空气量，进行富 氧燃烧。 ● 分级燃烧技术 采用分级燃烧，以降低污染物的生成，燃料分为三级，助燃空气分为三级。 ● 再循环技术 再循环分为烟气内循环和烟气外循环，燃烧器采用特殊设计，在炉膛内形成回流 区，实现了烟气内循环；另外，在烟道上抽取部分烟气，与助燃空气在混合箱内 混合后，再送进炉膛燃烧，实现了烟气外循环。 ● 预混技术 燃气在进入锅炉炉膛前，利用特制的燃料抢，通过多角度喷射，在炉膛喉口处与 空气预先混合，并利用进入空气流场动量，转而喷入炉膛，达到燃料与空气混合 均匀，降低氮氧化物的目的。 ● 中心稳燃技术 在燃烧器的中间部位布置少量助燃空气，以很低的速度流动，再在此中心低速区 域内布置少量燃料，这些少量燃料以锥角喷出，由于这部分燃料是布置在低速助 燃空气区域，可以保证被点燃，且稳定燃烧。
150
200
250
300
350 400
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降低氮氧化物产生的方法
采用低氮型 燃烧器
合理炉膛设计
降低氮氧化物 产生的方法
外部烟气
再循环FGR
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降低氮氧化物产生的方法
（1）采用低氮型燃烧头设计：采用分级燃烧和烟气内循环，从试验测试来看能够达到 小于60mg，主要欧洲燃烧器厂家采用的技术只承诺低于80mg,也有开始承诺低 于60mg。
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NOx的生成影响因素分析
2、燃料型Nox： 1）燃料中的氮化合物，在燃烧过程中氧化而生成的氮的氧化物。 2） 这些化合物中氮以原子状态存在，其结合键的能量较小，因而， 这些原子 氮在锅炉燃烧过程中就容易分解出来生成NOx。 由于天燃气中基本不含固定氮，燃料型NOx可忽略不计；
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（一）、NOx的生成途径
NOx控制技术
1、生成NOx的3种途径
1）热力型Nox：高温下N2与O2反应生成的Nox；
2）燃料型Nox：燃料中固定氮生成的Nox；
3）快速型Nox：通过燃料产生的CH原子团撞击N2分 子，生成 HCN类化合物，再进一步氧化而生成的，这个 反应很快，所以称 为快速型NOx。
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中小型燃气锅炉应优先采用低氮燃烧源头控制技术。
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低氮燃烧技术发展历程
第一阶段
第二阶段 第三阶段
第四阶段
0
DB11/139-2015
以燃尽为主要目标
EN676
分级燃烧
欧洲主流技术
CA
分级燃烧+FGR 过渡改造技术
贫燃预混技术 多种低氮技术联合使用
降低运行成本 提高操作弹性
50
100
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NOx的生成影响因素分析
1、热力型Nox影响因素：燃烧用空气中的氮气，在高温下氧化而生成。 影响因素： （1）火焰温度：随温度升高氮氧化物迅速增加，温度在1500℃附 近变化时 ，温度增100℃，反应速度将增6～7倍。 （2）过剩空气：氧气浓度:氧气浓度越高，NOx的生成量就越大。 （3）空气与燃料的混合时间：停留时间越长，NOx的生成量就越大。
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北京市燃气（油）锅炉低氮改 造以奖代补资金管理办法
本市范围内于2015年7月1日之前建成的在用燃气（油）锅炉业主单位（含
中央、部队、市属、区属等单位）实施锅炉低氮改造，可享受补助资金。
单台20蒸吨及以下燃气（油）锅炉低氮改造项目，资金补助标准为： （一）通过更换低氮燃烧器的方式进行改造，氮氧化物排放浓度削减幅度大于等于50%，且浓度值低于30毫克/立方米的项目（ 简称方式一）： 1.单台锅炉容量小于等于4蒸吨 补助资金=2×锅炉容量+3.5 （万元） 2.单台锅炉容量大于4蒸吨 补助资金=1.5×锅炉容量+6 （万元） （二）通过更换低氮燃烧器的方式进行改造，氮氧化物排放浓度削减幅度大于等于50%，且浓度值达到30-80毫克/立
（可达90% ），成本 较高。
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NOx控制技术
贫燃预混技术
FGR技术
燃烧控制技术
SCR脱硝技术
三效催化技术
末端控制技术
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技术路线比较
燃烧控制技术与末端控制技术相比的优势：
• 只需一次投资，无额外运行费用； • 对改造场地空间要求较小，现场条件具备； • 无二次污染，无氨逃逸、废催化剂处置等问题； • 不存在设施逃避运行问题，环境监管压力较小。
低氮燃烧技术介绍
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一、世界主要地区排放标准
排放标准情况
1、美国加州标准:2014年1月1日实施
名称 地区 湾区 中加州 南加州
＜0.2 15 18 25
蒸发量
2-8
8-30
＞30
t/h
30
18
10
12
10
10
mg/m³
18
18
10
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排放标准情况
2、欧洲标准：欧洲标准EN676 2000
缺点
排放值 mg/m3
较难实现低于
<50
30mg/Nm3的排放目
标
燃烧不稳定，锅炉 <10 效率有影响
可能燃烧不稳定， <30-100 影响锅炉效率
减排效果 35-50% >80% 50-85%
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低氮燃烧产品
价格信息： 迈夫特(MFT)：北京节能技术监测中心 1T——12.8万； 2T——16.5万；（NTFB—25万） 4T——33.2万； 6T——44.5万；
燃油锅炉
在用：400； 新建： 250； 特别限值： 200 -400
在用：200； 新建：150； 400
400
250
燃气锅炉
在用：400； 新建： 200； 特别限值： 150
-400
在用：200； 新建：150；
300
200
250
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排放标准情况
DB11/139-2015 2015年5月颁布，7月1日开始实施
NOx控制技术
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燃烧前 处理： 低氮燃
料，燃 料处理 ，富（ 纯）氧 ，添加 剂
NOx控制技术
低氮燃烧：降低温度、氧含量、停 留时间
降低热力型NOx ；控制混合 过程降低 快速型和燃料型。
SCR等技术
预混 分级燃 烧 烟气再循 环
烟气处理 ： 通过添 加 剂与
NOx 反应 减少 排 放。减 排效果好
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低氮燃烧器+冷凝回收装置
工程现场
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工程现场
采用外烟气再循环(FGR)燃烧技术
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工程现场
全预混或部分预混加表面燃烧技术
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技术对比
技术 分级燃烧等
贫燃预混
低氮燃烧器+ 烟气再循环
优点
控制简易
控制有效简单 催化燃烧可实现 零排放 效果好，成本适 中
•通过稀释降低绝热火焰温度
•降低燃烧强度 •增强火焰的冷却
•控制燃料和空气的混合
•利用富燃料火焰区域 减少一次火焰区域的时间
预混火焰 分 级燃烧 烟气
再循环
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NOX生成机理
天然气燃烧没有燃料型NOx，只有热力型和快速型。
热力型NOx（90%）
O N2 NO N
N O2 NO O
方米之间的项目（简称方式二）：
1.单台锅炉容量小于等于4蒸吨 补助资金=1.2×锅炉容量+1.5 （万元） 2.单台锅炉容量大于4蒸吨 补助资金=锅炉容量+2.5 （万元） （三）通过整体更换锅炉，氮氧化物排放浓度削减幅度大于等于50%，且浓度值低于30毫克/立方米的项目（简称方式三 ）： 1.单台锅炉容量小于等于4蒸吨 补助资金=2.6×锅炉容量+7 （万元） 2.单台锅炉容量大于4蒸吨 补助资金=2.5×锅炉容量+8 （万元）
温度对快速型NOx的生成影响很小，与热力型和燃 料型 NOx的生成量相比，快速型NOx的生成量要少得多
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NOX生成机理
热力 NOX
瞬时 NOX
➢降低燃烧区域氧浓度
• 降低整体氧浓度 • 控制或延迟燃料和空气的混合
• 形成富燃料的初始火焰区域
➢降低在高温区的停留时间 降低峰值火焰温度
Combustion Air
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降低氮氧化物产生的方法
（3）采用全预混或部分预混加表面燃烧技术：20t以下NOx排放达到小 于30mg。全预混燃烧能够达到10mg。
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降低氮氧化物产生的方法
（4）采用外烟气再循环(FGR)燃烧技术：可根据需要，按烟气循环量的大小， 可 以做到NOx排放低于60mg或30mg 。