低热值燃气燃烧技术的应用与分析
低热值煤气预热后直接用于加热炉燃烧的研究
步和高炉装备水平的提高,使得高炉燃料比进一步降低, 高炉煤气热值 不断下降 。据有 关文献 []介绍,我 国许 1
多大型高炉 的高炉煤气 热值 已降到 310k/ 4 J ,中、小 m 型高炉的煤气热值分别降到 3 5 ~3 1 1/ 370 0 00m 和 0 ~ 3 5
要使 低热值煤气直接 燃烧达 到加热炉 加热钢坯 的温
得 低热值 煤气燃烧后达不到加热炉加热钢坯的所需温度 。 基于 目前这种状 况,东北 大学 国家特殊贡献 专家和 有关教授研 制开 发了空气- 煤气双 预热换 热器 ,可将空气 预热到 60℃以上 ,煤气预 热到 4 0℃以上,预热后的 0 5 低 热值煤气 可直接 用于加热 炉燃烧 ,实现了低热值煤 气
维普资讯
加 热 设 备
工业加热 第 3 卷接用于加热炉燃烧的研究
赵 岩1 ,陈 海耿 张振 伟2 胡 宝军 , ,
(. 1 东北大学 材料 与冶金学院,辽宁 沈阳 100 ;2 东北大学 机械 工程 与 自动化 104 .
人员开发了一系列高效节能换热装置,如带插入件管状
金 属换热器 、辐射换 热器 、新 型陶瓷换 热器 等,使换 热
器得到了广泛的应用 。在钢铁企业中,热工设备上普遍 采用金属换热器,但是由于其结构形式和不能在高温条
件 下使用 , 因此不 能把空气 、煤气预 热到较高 温度 ,使
2 目前状况
1 3,1 9 和 1 2 ℃ 6 0 0 在高炉煤气不被预热的条件下, 2 2 4
很难 满足工业加 热要求, 因而 大量的高炉煤 气 因无法 使 用被放散 。如果对这 些低热值煤气 及其助燃 空气进行 预 热 ,完 全可 以满 足工业 加热的高 温要 求,这不 仅可 以节 约大量 的燃料, 而且 可以减少对 大气 环境 的污 染,扩 大 了低热值煤气 的应用范 围。
低热值燃料稳定燃烧的研究现状与进展
低热值燃料稳定燃烧的研究现状与进展赵黛青1 夏 亮1,2 何立波1(1.中国科学院广州能源研究所,广州510640;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘 要:随着经济的持续发展,我国的能源需求不断增加。
即便煤炭产量以及石油进口量都在不断刷新也难以保障能源的安全供给。
因此,节约能源,扩大可利用的能源资源范围,对我国的经济建设极为重要。
低热值燃料的应用能提高能源利用效率,但其热值低,稳定燃烧难以控制,需要在组织燃烧场、拓展可燃极限、稳定燃烧方面争取技术突破。
本文将低热值燃烧技术分成两类进行了综述,一类是优化着火条件,一类是优化燃烧场结构,并介绍了国内外的一些低热值燃料燃烧实例,探讨了这方面的应用基础研究和技术开发现状。
关键词:低热值燃料 稳燃技术 燃烧特性 燃烧稳定性R esearch and Development of Stable CombustionUsing Low H eat V alue FuelZHAO Daiqing1 XIA Liang1,2 HE Libo1(1.G u angzhou Institute of E nergy Conversion,CAS,G u angzhou510640;2.G radu ate School of Chinese Academy of Sciences,B eijing100049)Abstract:The energy requi rement has been i ncreasi ng w ith the conti nuous development of the econom y of our count ry.It is dif f icult to assure the energy supplement saf ely even though the coal production and the pet roleum i m port quantity are conti nuously ref reshed.Theref ore,savi ng energy and ex tend2 i ng the available energy resource are essentially i m portant f or the econom y development.U tiliz ation of the f uel w ith low heat val ue is hel pf ul to i ncrease the energy ef f iciency.However,stable com bus2 tion is dif f icult to f ulf ill due to the low heat val ue.B reakthrough i n the organiz ation of the com bus2 tion f low f iel d,ex tension of the f lam m able li m it and com bustion stabiliz ation are necessary.In2 cl udi ng i nt roduction of technology applied i n Chi na and other count ries,review is given f rom the f ollow i ng t w o poi nts of view i n this paper:opti m izi ng the f uel ignition condition and com bustion f iel d st ruct ure,w hich can provi de the gui deli ne f or the f uel com bustion w ith low heat val ue.K ey w ords:low heat val ue f uel,technology of stabilizi ng com bustion,com bustion characteristic, stability of combustion前言我国是一个以煤为主的能源消费大国,化石燃料大量消费带来的污染物和温室气体排放给生态环境造成严重损害,以煤为主的单一能源结构也面临能源资源紧缺的巨大挑战。
低热值煤气燃气轮机的技术挑战与解决方案
低热值煤气燃气轮机的技术挑战与解决方案引言:随着全球能源需求的增长和环境保护的要求,低热值煤气作为一种非常重要的能源资源,正逐渐得到广泛应用。
然而,由于低热值煤气中燃烧物质的组成复杂,其中包括大量的不稳定成分和杂质,低热值煤气的利用给燃气轮机带来了一系列的技术挑战。
本文将就低热值煤气燃气轮机的技术挑战进行分析,并提出相应的解决方案。
一、低热值煤气的技术挑战1.1 燃烧不稳定性低热值煤气中存在大量的低能量燃烧成分,如CO和H2,这些成分具有较高的点火温度和燃烧速度,容易引起燃烧的不稳定性问题。
燃烧不稳定性会导致火焰失稳、爆炸等安全隐患,同时也会降低燃烧效率。
1.2 高温腐蚀和积碳低热值煤气中的硫化氢、氯化物等有害气体和杂质,容易引发高温腐蚀和积碳现象,加速燃气轮机的磨损和老化。
腐蚀和积碳问题不仅会降低设备的寿命,还可能导致设备突发故障和停机维修。
1.3 气体净化难度大低热值煤气中含有多种杂质如颗粒物、硫化物等,这些杂质会对燃气轮机的正常运行产生不利影响。
净化低热值煤气的难度大,需要投入大量的净化设备和工序,增加了项目投资额和运行成本。
二、低热值煤气燃气轮机的解决方案2.1 燃烧控制技术的改进通过燃烧控制技术的改进,可以提高低热值煤气燃烧的稳定性。
采用适当的点火系统,优化燃烧室设计,并利用高效燃烧器,可显著减少低热值煤气燃烧时的不稳定现象。
此外,采用自适应控制算法能够实时监测燃烧状态,及时调整燃气轮机运行参数,保持燃烧的稳定性。
2.2 材料和涂层技术的优化为了解决低热值煤气引起的高温腐蚀和积碳问题,可以采用高温合金材料和耐腐蚀涂层技术进行优化。
高温合金材料具有出色的抗腐蚀和耐高温能力,能够延长设备使用寿命。
耐腐蚀涂层技术可以形成一层抗腐蚀和抗磨损的保护层,进一步保护设备不受低热值煤气的侵蚀。
2.3 完善气体净化系统为了有效净化低热值煤气中的杂质,可以增加气体净化系统的设备和工艺。
采用吸附剂、过滤器等多种净化设备,对低热值煤气进行多级过滤和吸附处理,以降低杂质浓度和保证燃气轮机的正常运行。
燃烧中低热值燃料时燃气轮机系统的应对方案及其性能分析
燃烧中低热值燃料时燃气轮机系统的应对方案及其性能分析张学镭;王松岭;陈海平;周兰欣【期刊名称】《中国电机工程学报》【年(卷),期】2006(26)19【摘要】证明了燃料热值的降低,必将使燃料量增加;提出燃用中低热值燃料时燃气轮机系统工况点调整的理论依据,并给出5种调整方案,即:增加压气机的压比(方案1)、关小进口可调导叶(IGV)角度(方案2)、降低燃气轮机进口温度(方案3)、从压气机末级抽气(方案4)、增加燃气轮机的通流面积(方案5);计算了各调整方案对燃气轮机简单循环系统热经济性和安全性的影响。
结果表明:对于焦炉煤气,方案1的热经济性最高,方案4的热经济性最低,各方案对燃气轮机的安全运行几乎没有影响;对于煤基合成气,方案5的热经济性最高,方案4的热经济性最低,方案1的安全性最差;综合考虑热经济性、安全性和可操作性,对于焦炉煤气,方案1是最佳方案,对于煤基合成气,方案2是最佳方案。
【总页数】7页(P110-116)【关键词】燃气轮机;压气机;中低热值燃料;性能分析【作者】张学镭;王松岭;陈海平;周兰欣【作者单位】华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TK474【相关文献】1.中低热值燃料燃气轮机的总体性能分析 [J], 卜一凡;任显龙2.二次燃料喷射对燃气轮机中低热值燃烧室性能的影响 [J], 吴鑫楠;王辉;张文军;于宗明;王岳;孔文俊3.同热值不同组分中低热值燃料燃烧特性的模拟 [J], 孙丹;徐微;辛欣;佟显义;4.燃气轮机燃烧室燃烧天然气和燃烧中低热值煤气的比较 [J], 徐纲;聂超群;黄伟光;陈静宜5.某型燃气轮机燃烧中低热值燃料随环境温度变化的控制规律分析 [J], 郭磊;崔玉峰;林飞宇;徐纲;朱俊强因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
低热值气体燃料包括高炉煤气的利用
以燃料除尘加压—— 燃气轮机—— 余热锅炉
——蒸汽轮发电机组的联合循环为例, 耗用高炉煤 气12311×103Nm 3 h, 柴油耗用11083t h, 扣除煤气 压缩机耗功, 燃机可净发功率361056MW ; 汽机净功 率为18MW , 总功率为541056MW , 联合循环的净热 效率为42% , 工程总造价4625元 kW 。而耗用等量高 炉煤气的汽轮发电机组, 其净功率为3011MW , 净热 效率为2816% , 工程造价在7000元 kW 以上。两者 相比显然高炉煤气燃气轮机联合循环具有投资少, 效率高的优势, 是钢铁行业的高炉煤气利用的最佳 方案。
最近 GE 将推出功率为40MW 的燃气轮机, 使 用10% 左右的柴油烧高炉煤气, 也可以直接燃用 3122M J m 3 焦炉、高炉混合煤气。其外型与标准的 M S60001B 燃气轮机大致相同, 热效率达3118%。这 一功率等级的燃气轮机能满足百万吨级钢铁厂的需 要。 215 高炉煤气燃气轮机联合循环
高炉煤气热值低, 需要大流量高效率的煤气压 缩机。高炉煤气的燃烧量约等于空气流量的1 3~ 1 4, 因而煤气压缩机的效率高低对整个机组的性能产 生重大影响。因此需要高效率的煤气压缩机。由于燃 料的流量大, 压气机和透平的流量匹配关系与常规 的燃气轮机不同, 标准系列的燃气轮机通常需要经 过改造才能使用。这种改造有两种方法一是增大透 平通流能力, 二是减小压气机空气流量。
关于天然气低位热值及天然气氧气比值的讨论
关于天然气低位热值及天然气、氧气比值的讨论摘要:随着新能源技术的不断发展,天然气能源的需求不断扩大,对于生产开发提出了更高的要求。
相对比其它燃料,天然气燃料具有绿色环保和安全可靠的优势,并且通过氧气代替空气的助燃方法,可以有效降氮氧化合物的排放,这也在很大程度上实现了节能环保的实质性目标。
而要想有效实现这一目标,需要合理调整天然气和氧气的比值,同时还需要优化天然气低位热值的取值问题。
鉴于此,文章重点就这两方面问题进行研究,以供业内人士参考和借鉴。
关键词:天然气;低位热值;氧气比值;讨论随着经济的不断发展以及西气东输项目的不断推行,天然气管道建设可谓是四通八达,其在我国各行各业中都得到了较为广泛的应用。
但是尽管天然气属于清洁能源,其燃烧过程还是或多或少会出现一些氮氧化合物,对于环境会造成一定的影响。
为了更大程度的实现绿色化生产和经营,需要在原有基础上对天然气燃烧方法进行优化,有效调整天然气和氧气的比例,实现有效的混合燃烧,降低氮氧化合物排放。
1 天然气低位热值问题的研究1.1 低位热值操作的重要性分析所谓天然气低位热值具体是通过在天然气系统中加入一些氧气或其他低热值燃气,以降低天然气系统的热值标准,最终提升天然气的燃效效率。
相对比高热值天然气,其低位热值操作具有重要意义,详细体现如下:第一,天然气低位热值操作可以有效实现区域管网与天然气管道之间的联网操作,优化天然气管道建设与管理;第二,有利于确保天然气组分的有效分离,消除天然气高压重组分的凝结问题,一方面有效排除天然气管道局部阻力问题,另一方面也实现天然气的高效燃效;第三,相对比高热值燃气,天然气低位热值操作更加灵活便捷,同时气源和气种的调整更加便利。
1.2 天然气低位热值的分析方法1.2.1 水流式热量计分析法水流式热量计是天然气低位热值分析的主要方法,其原理如下,即在恒定条件下对样品进行燃烧处理,将燃烧处理后的气体生成物进行冷却,冷却温度与样品本身温度相一致,同时将系统中含氢的组分所生成的水蒸气进行液化处理(冷却至冷凝水),上述这些操作所产生的热值全部由水流吸收,并且通过水流计的水量和温度计算出来,最后通过相关标准和规范方法进行修正处理,将数值转换为标准状况下天然气的热值。
低热值煤气燃气轮机的指标评估和比较分析
低热值煤气燃气轮机的指标评估和比较分析引言低热值煤气是一种重要的能源资源,广泛应用于工业、燃气发电等领域。
而燃气轮机作为一种高效、灵活的发电设备,被广泛应用于燃气发电。
然而,由于低热值煤气具有较低的燃烧热值和不稳定的成分,低热值煤气燃气轮机的性能和经济性也存在较大的差异。
本文将对低热值煤气燃气轮机的关键指标进行评估和比较分析。
一、低热值煤气的特点低热值煤气的特点主要包括热值低、成分多变、含硫量高等。
热值低意味着每单位质量的煤气所能释放的能量有限,这对提高燃机的发电效率提出了挑战。
成分多变和含硫量高使得低热值煤气易燃性下降,燃烧过程中容易产生锈蚀、腐蚀等问题,对燃气轮机的可靠性和寿命产生不利影响。
二、低热值煤气燃气轮机的指标评估为了对低热值煤气燃气轮机进行指标评估,我们需要侧重考虑以下几个方面:1. 发电效率发电效率是评估燃气轮机性能的重要指标之一。
在低热值煤气燃气轮机中,由于煤气的热值低,燃气燃烧后的放热量有限,因此提高发电效率至关重要。
我们可以对不同品牌、型号的低热值煤气燃气轮机进行实验测试,通过测量煤气燃烧后的废气温度、燃料消耗量和发电功率等参数,计算得出发电效率,进而进行对比分析。
2. 燃气适应性低热值煤气的成分多变,对燃气轮机的适应性提出了较高要求。
我们可以从燃气轮机的调节范围、燃气预处理技术和控制系统等方面进行评估。
较大的调节范围可以满足低热值煤气成分的变化,燃气预处理技术可以有效提高燃烧效果,控制系统的灵活性可以适应低热值煤气的不稳定性。
通过对这些方面的评估,我们可以衡量低热值煤气燃气轮机的燃气适应性。
3. 抗腐蚀性能低热值煤气中的高含硫量对燃气轮机的部件具有较强的腐蚀性。
因此,评估燃气轮机的抗腐蚀性能可以通过实验测试部件的耐蚀性,比较不同材料的腐蚀速率和性能的变化。
采用具有较好抗腐蚀性能的材料可以延长燃气轮机的使用寿命,降低维护成本。
三、低热值煤气燃气轮机比较分析在评估了低热值煤气燃气轮机的关键指标后,我们可以对不同品牌和型号的燃气轮机进行比较分析。
低热值煤清洁高效燃烧资源利用与灵活发电关键技术
低热值煤清洁高效燃烧资源利用与灵活发电关键技术
近年来,低热值煤作为一种重要的能源资源,受到了越来越多的关注。
然而,由于该种煤炭的热值较低、灰分含量较高等特点,其在燃煤发电领域的应用面临着诸多的挑战和问题,例如热效率低、污染物排放高等。
为了解决低热值煤在能源领域的利用问题,需要开展相关的技术研究和创新。
其中,清洁高效燃烧技术是解决低热值煤燃烧问题的重要途径。
通过采用先进的燃烧技术和烟气净化技术,可以有效地降低低热值煤的燃烧排放污染物的含量,提高热效率和经济效益。
此外,灵活发电技术也是低热值煤利用的重要手段之一。
通过利用高效的发电设备和灵活的运行调度方式,可以满足不同时间段和不同负荷条件下的电力需求,提高电力系统的安全性和稳定性。
因此,低热值煤清洁高效燃烧资源利用与灵活发电关键技术的研究具有重要的理论和实践意义。
只有通过不断的技术创新和研究,才能更好地解决低热值煤利用中的各种问题,为推动我国能源结构的优化和升级做出贡献。
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低热值气体燃料燃烧技术及其工业应用
低热值气体燃料燃烧技术及其工业应用
低热值气体燃料燃烧技术是利用低热值气体作为燃料进行燃烧过程的技术。
低热值气体燃料主要指氢气、合成气、炉煤气、沼气、焦炉煤气等。
低热值气体燃烧技术的工业应用非常广泛。
以下是一些常见的工业应用:
1. 发电:利用低热值气体燃料发电是一种常见的应用。
这种发电方式可以有效地利用低热值气体,提高能源利用效率。
例如,合成气发电站使用合成气作为燃料,通过燃烧发电。
2. 加热和蒸汽产生:低热值气体燃料可以用于加热工业生产过程中的原料或介质,以及产生蒸汽用于供热或发电。
例如,炉煤气可以用于炉膛加热,并产生蒸汽用于供暖或发电。
3. 炼化与化工过程中的燃料:在炼油、化工等行业中,低热值气体燃料可以作为燃料供给燃烧炉或其他热源设备,为炼化和化学过程提供所需的能量。
4. 燃气轮机和燃气内燃机动力装置:低热值气体燃料可以用于驱动燃气轮机或燃气内燃机动力装置。
这种应用能够转化低热值气体的化学能为机械能,提供动力。
5. 城市燃气供应:低热值气体燃料还可以作为城市的燃气供应,用于家庭和工业用户的烹饪、供暖等需求。
低热值气体燃料燃烧技术的工业应用对能源的有效利用具有重要意义,可以提高能源利用效率,降低能源消耗和环境污染,促进可持续发展。
低热值煤气燃气轮机的设计与制造技术
低热值煤气燃气轮机的设计与制造技术概述低热值煤气燃气轮机作为清洁能源利用的重要手段之一,在能源行业中扮演着重要角色。
本文将重点探讨低热值煤气燃气轮机的设计与制造技术,旨在提供一些有关该领域的技术细节和进展。
本文将从低热值煤气特性、燃气轮机设计原理、制造工艺等几个方面进行阐述。
低热值煤气的特性低热值煤气是指煤矿开采或其他煤气化过程中产生的气体,其热值低于常规天然气。
低热值煤气通常含有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮气等成分,同时还含有杂质如硫化氢、氨等。
燃烧低热值煤气时,需要解决其燃烧性能不稳定、热值低、含硫量高等问题。
低热值煤气燃气轮机的设计原理低热值煤气燃气轮机的设计目的是充分利用低热值煤气的能量,提高能源利用效率。
设计时需要考虑以下几个关键因素:1. 燃烧稳定性:由于低热值煤气的成分不稳定,燃烧过程容易产生振荡或喷射火焰现象。
设计时需要通过优化燃烧室结构、调整燃气与空气的混合比例等措施来实现燃烧的稳定性。
2. 热值提升:低热值煤气的热值相对较低,需要通过合理的技术手段提高其热值。
常见的方法包括燃烧增温、废热回收等。
3. 硫化氢处理:由于低热值煤气中硫化氢含量较高,对燃气轮机内部设备具有腐蚀性,需要采取相应的处理技术来降低硫化氢含量,减少对设备的损伤。
制造工艺低热值煤气燃气轮机的制造工艺与常规燃气轮机类似,需要考虑特殊的材料选用和工艺处理,以应对低热值煤气的特殊要求。
1. 材料选用:由于低热值煤气中可能含有腐蚀性成分,燃气轮机需要采用耐腐蚀材料来保证设备的寿命和可靠性。
常见的材料有锆合金、耐火陶瓷等。
2. 设备密封:低热值煤气中含有大量的杂质和湿气,容易导致设备密封部件的磨损和泄漏。
制造过程中需要优化设备的密封设计,并采用高性能密封材料。
3. 燃气净化:低热值煤气中的杂质会对设备的正常运行产生影响,因此需要对燃气进行净化处理。
常见的净化方法有吸附剂、催化剂等。
最近的发展和前景近年来,随着清洁能源的不断发展和低热值煤气的广泛应用,低热值煤气燃气轮机的设计与制造技术也取得了一系列重要的突破。
低热值燃气预混火焰燃烧机理研究的开题报告
低热值燃气预混火焰燃烧机理研究的开题报告一、选题背景与意义随着煤炭资源逐渐枯竭和环保意识的不断增强,燃气作为一种清洁、高效、安全的能源受到越来越多的关注和应用。
而燃气的热值是决定其能否被充分利用的关键因素之一,而低热值燃气在我国的可利用性和应用前景也越来越受到了普遍关注。
预混火焰燃烧技术是燃气燃烧应用中的一种重要技术,可广泛应用于工业生产中的加热、干燥、焙烧等场合。
在低热值燃气的预混火焰燃烧过程中,其可燃物含量较低,氧气含量较高,反应温度较低,因此燃烧机理与高热值燃气预混燃烧存在一定的差异。
因此,开展低热值燃气预混火焰燃烧机理研究无论是从理论还是实际应用的角度都显得十分必要和迫切。
二、研究目的本次研究的主要目的是通过对低热值燃气预混火焰燃烧机理的分析和研究,探讨其燃烧过程的特点和规律,为其在工业生产中的应用提供理论支持和技术指导。
具体研究目标如下:1.确定低热值燃气预混火焰燃烧的机理和燃烧特性。
2.研究低热值燃气预混火焰燃烧参数对其燃烧过程的影响。
3.研究低热值燃气预混火焰燃烧的热力学过程。
4.分析低热值燃气预混火焰燃烧过程中的应用场景和优势。
三、研究内容和方法1.低热值燃气预混火焰燃烧机理分析:通过分析低热值燃气预混火焰燃烧的基本机理和反应路径,探究其燃烧过程的本质和特点。
2.低热值燃气预混火焰燃烧实验:借助实验室条件下的燃烧实验平台,对不同的低热值燃气预混火焰燃烧参数下的燃烧过程进行实验观测和数据采集,以验证并深入研究其机理和规律。
3.热力学分析:通过热力学原理的运用,深入分析低热值燃气预混火焰燃烧过程中,能量的转化和传递,探讨其热力学特性和变化规律。
四、预期成果及其应用价值通过本次研究,预期得到以下成果:1.深入了解低热值燃气预混火焰燃烧过程的机理和特点,形成一套全面系统的燃烧机理分析方法。
2.通过实验数据分析和热力学分析,研究各参数对低热值燃气预混火焰燃烧过程的影响,为其在实际应用中提供参考依据。
燃气燃烧与应用总结归纳
燃气燃烧与应用总结归纳-2..第一章燃气的燃烧计算燃烧:气体燃料中的可燃成分(H2、 C m H n、CO 、 H 2S 等)在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用,并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件:比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值 :1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值,单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg 。
3高热值是指 1m 燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
3低热值是指 1m燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
3一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按 1KCAL=4.1868KJ 计算:焦炉煤气的低热值约为 3800—4060KCal/m3天然气的低热值是 8600—11000KCal/m33液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m热值可以直接用热量计测定,也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算:理论空气需要量每立方米 ( 或公斤 ) 燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量,单位为333m/m或 m/kg 。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数 : 实际供给的空气量v 与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α—— 1.05-1.20民用燃具α—— 1.30-1.80α值对热效率的影响α过大,炉膛温度降低,排烟热损失增加,热效率降低;α过小,燃料的化学热不能够充分发挥,热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于 1.3烟气量含有1m干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的:在控制燃烧过程中,需要检测燃烧过程中的过剩空气系数,防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
低热值燃料燃气轮机燃烧特性及技术优化
低热值燃料燃气轮机燃烧特性及技术优化低热值燃气发电技术最早起源于美国,早在上世纪70年代,美国就已经建造了多座运用钢厂高炉煤气为原料的燃气轮机CCPP项目。
在国内,低热值燃气发电技术最早在宝钢145MW燃气发电项目中实施落地,选用的为三菱公司的重型燃气轮机。
之后的十多年,相继有十几家国内钢铁企业根据生产实际需要,落地了多个低热值燃气轮机CCPP项目。
在技术方案上,低热值燃气发电技术具有极好的燃料适应性,因此对燃气轮机的技术要求也更高。
不仅需要能适应普通高炉煤气、焦炉煤气、合成气及天然气,同时对于燃烧调整、热通道部件的檢修也提出了极高的要求。
本文以燃用低热值兰炭合成尾气的上海电力哈密燃气发电项目为例,通过一系列设备改造、系统调试及运行经验的积累,探索低热值燃料燃气轮机燃烧特性及其技术优化。
一、低热值燃料燃气轮机发电技术标准燃气轮机主要以天然气和轻馏油为燃料。
作为非标型燃气轮机则主要以中低热值可燃气体为燃料。
中低热值燃料是指煤化工/生物质化气体、石化尾气、高炉气/转炉气、焦炉气/煤热解气等,以CO 和H2为主要可燃成分,其热值通常在3-17MJ/Nm<sup>3</sup>之间。
哈密燃机项目选用的机型为美国通用公司的*****型燃气轮机低热值版,项目以煤化工兰炭伴生尾气为主要燃料,燃料热值为 6.3-7.6 MJ/Nm<sup>3</sup>,分子量约为26,属于典型的低热值可燃气。
(见表1)兰炭尾气主要燃烧成分为CO与H2,在制备上属于工艺副产物,生产过程中会残留大量的杂质,如焦油、灰尘、水分、苯、萘、氨、硫等成分,其洁净度远远不能满足燃气轮机燃烧的规范要求。
因此在工艺上游,配置了整套尾气净化装置。
9E燃机要求进口燃气压力必须满足2.35Mpa,尾气供应母管压力仅为5Kpa,为了满足进口压力的要求,哈密低热值兰炭尾气CCPP 项目主机采用燃气轮机加煤压机的运行方式。
低热值气体利用技术及其环保研究
低热值气体利用技术及其环保研究近年来,低热值气体的利用逐渐成为能源领域的热点研究方向。
低热值气体指的是燃料气由于含量不足而无法直接进入燃烧室燃烧的气体,它们包括煤矿瓦斯、沼气等。
这些气体经过适当处理后,可以被燃烧、供能,也可作为原料进行化学反应,得到具有经济价值的产物。
利用低热值气体不仅能够减少能源的浪费,还能减少空气污染、减少温室气体排放,实现低碳经济发展。
本文将对低热值气体的利用技术及其环保研究进行探讨。
一、低热值气体的利用技术1.燃烧利用技术低热值气体可以被燃烧以供能。
但是这种燃烧方式需要先将低热值气体与一定量的空气混合达到可燃的浓度范围,而在燃烧过程中也会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体,对环境造成极大污染。
其中,煤矿瓦斯是中国大量存在的低热值气体之一,为了提高其利用效率,一些煤矿采用了煤矿瓦斯发电技术。
这种技术实现的原理是抽取将煤矿瓦斯与空气混合后,在燃烧过程中将其能量转化为机械能,最后再将机械能转化为电能。
这样既提高了煤矿瓦斯的利用效率,又可以减少煤矿瓦斯的排放量,达到环保的效果。
2.化学反应利用技术低热值气体还可以通过化学反应得到具有经济价值的产物。
如利用沼气可得到氢气等化学产品。
同时, 可以将沼气和一氧化碳反应合成一种氢气混合气, 即合成气。
合成气可以用于燃烧发电,制冷、空调等行业,也可以作为化工、化肥等行业的重要原料之一。
此外,利用多相反应可将低热值气体转化成其他可用的气体,例如将二氧化碳加氢还原制备甲醇等技术。
二、低热值气体的环保研究1.减少污染物的排放低热值气体的利用过程中,由于对气体进行了处理,所以才有了高质量、高纯度的燃气或者化学原料,而且物料装载进程中也采用了一些防止泄漏和减少污染的技术, 如用活性炭防止气体泄漏、采用充分燃烧等措施。
这样就可以减少二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放。
2.提高资源利用效率低热值气体的利用过程中,尤其是对煤矿瓦斯的利用,可以提高煤矿的开采效率,同时减少对自然资源占用,减少大气中温室气体的排放。
低热值煤气对燃气轮机性能的影响
低热值煤气对燃气轮机性能的影响燃气轮机作为一种高效率、低排放的发电设备,已经在能源行业广泛应用。
然而,在一些地区或工业生产过程中,存在着贫瘠煤矿资源丰富的问题,这就需要燃气轮机适应煤气燃料的使用。
而低热值煤气是一种常见的煤气燃料,其能源含量低于市场上的常规天然气,因此了解低热值煤气对燃气轮机性能的影响显得尤为重要。
首先,低热值煤气的使用对燃气轮机的燃烧特性会产生一定的影响。
低热值煤气中的碳氢化合物含量较低,燃烧反应速度较慢,同时会导致燃烧温度降低。
这将直接影响到燃气轮机的热效率和功率输出。
为了适应低热值煤气的使用,燃气轮机需要进行适当的燃烧调节和优化设计,以提高燃烧效率和燃烧稳定性。
其次,低热值煤气对燃气轮机的燃烧室和燃气轮叶片等组件也会带来一定的损耗。
由于低热值煤气的燃烧速度较慢,可能会导致燃烧室内的温度降低,从而增加对燃烧室材料的腐蚀和磨损。
此外,低热值煤气中的杂质和灰分也会对燃气轮机的热交换表面和叶片产生积垢和腐蚀,影响其热效率和可靠性。
因此,燃气轮机在使用低热值煤气时,需要加强对燃烧室和关键部件的材料选择和涂层保护,以延长其使用寿命。
第三,低热值煤气对燃气轮机的排放性能也有一定的影响。
低热值煤气中的硫、氮和碳氢化合物等物质在燃烧过程中会产生大量的排放物,如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等。
这些排放物对大气环境和人体健康都具有一定的危害。
因此,燃气轮机在适应低热值煤气的同时,需要配备相应的排放控制装置,如烟气脱硫、脱氮和颗粒物捕集器等,以减少有害气体的排放。
此外,低热值煤气在运输和储存过程中也需要考虑其安全性和工艺可行性。
由于低热值煤气的燃烧特性较弱,易产生爆炸和火灾等安全隐患。
因此,在设计低热值煤气的输送管道和储气罐时,需要采取相应的安全措施,如加压和防爆装置等。
综上所述,低热值煤气对燃气轮机的性能具有一定的影响。
了解和掌握低热值煤气的燃烧特性、对设备的损耗和排放特性等,是燃气轮机技术与工程领域的重要课题。
燃气的低热值的名词解释
燃气的低热值的名词解释燃气是一种广泛应用于生活和工业领域的能源形式。
而燃气的低热值则是一个与燃气关联的重要参数,影响燃气的能量含量和使用效果。
低热值是指单位质量或单位体积的物质所释放出来的能量,通常用热量单位为cal/g或MJ/m³来表示。
在燃气领域,低热值是指燃气中所含能量的计量标准。
燃气的低热值决定了燃气的燃烧效果、热值转换效率以及对环境的影响。
燃气的低热值与其组成成分相关,不同的燃气成分会影响燃气的低热值。
常见的燃气类型包括天然气、煤气和液化石油气等。
以天然气为例,它主要由甲烷组成,占比超过90%。
其他成分包括乙烷、丙烷、丁烷等。
每种成分所含能量不同,因此它们的低热值也会有所差异。
燃气的低热值对于燃气的使用和处理具有重要意义。
首先,低热值直接决定了燃气燃烧的效果。
燃气的燃烧过程是将燃气中的化学能转化为热能的过程。
低热值越高,燃气所蕴含的能量就越丰富,燃烧产生的热量也就越大。
因此,低热值高的燃气在使用过程中可以提供更高的热效率。
其次,燃气的低热值也对燃气的经济性和可持续性有影响。
低热值高的燃气在相同数量下可以提供更多的热能,因此在相同的使用量情况下,用户的用气成本会降低。
低热值的提高还有助于减少对燃料的需求,降低能源消耗。
这对于实现能源的可持续利用和环境保护具有重要意义。
此外,燃气的低热值还与环境污染相关。
低热值低的燃气在燃烧过程中产生的热量相对较少,此时为了得到足够的热量,需要燃烧更多的燃气,这样会导致更多的二氧化碳排放。
而低热值高的燃气则相反,其燃烧过程需要更少的燃气量,从而减少了二氧化碳的排放。
在实际应用中,我们常常需要对燃气的低热值进行测量或估算。
测量燃气的低热值可以通过专用的热量仪器来实现,如热值仪或热值计。
这些设备可以通过一系列的物理测量和计算来确定燃气的低热值。
而对于一般用户来说,也可以通过各种简化的方法来估算燃气的低热值,例如通过燃气含量和组成比例来计算。
总结而言,燃气的低热值是燃气能量含量的重要参数,直接影响到燃气的燃烧效果、经济性、可持续性和环境影响。
低热值煤气燃气轮机的功率密度与装机容量
低热值煤气燃气轮机的功率密度与装机容量煤气燃气轮机是一种利用燃气燃料进行能量转换的装置,其广泛应用于电力、工业生产和航空等领域。
对于低热值煤气,即天然气中含有大量惰性气体的情况,煤气燃气轮机的功率密度和装机容量是两个关键的性能指标。
功率密度是指单位体积或单位质量内的发电能力。
对于燃气轮机来说,功率密度的提高往往能够带来装机容量的增加。
然而,低热值煤气的使用会对功率密度产生一定的影响。
由于低热值煤气中含有大量惰性气体,其燃烧过程相对于高热值燃气来说较为缓慢,这会导致燃烧能量的释放速率减慢,从而影响煤气燃气轮机的功率密度。
在设计低热值煤气燃气轮机时,需要考虑到燃气混合的均匀程度、点火性能和燃烧过程的控制等因素。
一种常见的方法是采用预混燃烧技术,将煤气与空气进行充分混合后再进行燃烧,以提高燃烧的效率和稳定性。
此外,还可以通过优化燃烧室的结构和燃气进口位置,以改善低热值煤气的燃烧性能,提高煤气燃气轮机的功率密度。
另外一个关键因素是煤气燃气轮机的装机容量。
装机容量是指燃气轮机的额定输出功率。
对于低热值煤气燃气轮机来说,装机容量的选择需充分考虑其适用的领域和负载要求。
低热值煤气的燃烧特性使得煤气燃气轮机在一定程度上受到限制,因此在选择装机容量时需要进行综合考虑。
对于电力领域而言,低热值煤气燃气轮机的功率密度和装机容量对于电网的稳定运行至关重要。
由于低热值煤气的燃烧特性,其在燃烧能量释放速率较慢的情况下,可能导致发电机的负载容纳能力下降,进而影响电网的供电能力。
因此,在设计低热值煤气燃气轮机用于电力发电时,需要考虑电站的负载要求和对应的装机容量。
在工业生产领域,低热值煤气燃气轮机广泛应用于各类工厂和生产设施的能源供应。
工业领域对于燃气轮机的功率密度和装机容量要求较高,以满足对稳定供能的需求。
低热值煤气的使用会对燃气轮机的功率密度和装机容量产生影响,因此需要在设计和选择燃气轮机时充分考虑和优化。
总结而言,低热值煤气燃气轮机的功率密度和装机容量是在设计和选择燃气轮机时需要考虑的两个重要指标。
燃油的低热值
燃油的低热值燃油的低热值是指单位质量或单位体积的燃油所释放的热量。
燃油的低热值是衡量其能量含量的重要指标,对于评估燃油的质量和效能具有重要意义。
下面将通过对燃油低热值的介绍,探讨其应用和影响因素。
一、燃油的低热值定义和计算方法燃油的低热值是指燃烧1kg或1m³燃油所释放的热量,通常以单位质量的燃油的低热值来进行计算。
低热值的计算方法是通过实验测量得到的,常用的方法是利用燃烧热量计等仪器进行测量。
二、燃油低热值的应用领域1. 燃料选择:燃油的低热值是选择合适燃料的重要指标。
低热值越高的燃料燃烧时释放的热量越大,能够提供更多的能量。
因此,在选择燃料时,根据不同的需求可以选择低热值高的燃料,以提高能源利用效率。
2. 燃烧工程:燃油的低热值在燃烧工程中有着重要的应用。
通过对燃油低热值的研究,可以优化燃烧工程的设计和操作,提高燃烧效率,减少能源浪费和环境污染。
3. 能源评估:燃油的低热值是评估能源质量和效能的重要指标。
通过对不同燃料低热值的比较,可以评估其能源利用效率,为能源选择和能源管理提供科学依据。
三、影响燃油低热值的因素1. 燃料成分:不同燃料的组成和含量会直接影响其低热值。
通常情况下,碳氢化合物的含量越高,燃料的低热值越高。
例如,煤炭和天然气等化石燃料的低热值相对较高。
2. 燃烧温度:燃烧温度对燃料的低热值也有一定的影响。
在高温下,燃料的热解反应会加剧,导致低热值的降低。
因此,合理控制燃烧温度,能够提高燃料的低热值。
3. 燃烧效率:燃烧过程中的燃料利用率也会对低热值产生影响。
如果燃烧过程中存在大量的未完全燃烧产物,会导致低热值的降低。
因此,在燃烧工程中,提高燃烧效率可以提高燃料的低热值。
四、燃油低热值的意义和挑战1. 能源利用效率:燃油的低热值是评估能源利用效率的重要指标。
低热值越高,能源利用效率越高,能够更好地满足能源需求,降低能源消耗和环境污染。
2. 节能减排:燃油低热值的提高可以减少能源消耗和温室气体的排放。
旋流管状火焰燃烧器内低热值燃气的燃烧
旋流管状火焰燃烧器 内低热值燃 气 的燃烧
杨 浩林 一,高 娜 , 一,汪小憨 一,杨卫斌 一,赵黛青 ,
( 1 .中国科学 院广州能 源研究所 ,广州 5 1 0 6 4 0 ;2 .中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室 , 广州 5 1 0 6 4 0 ;3 .中国科学 院研究生 院, 北京 1 0 0 0 4 9 )
o fRe n e wa b l e E n e r g y a n d Ga s Hy d r a t e , Ch i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s , Gu a n g z h o u 5 1 0 6 4 0, C h i n a ;
t u b u l a r la f me b u r n e r .F l a me t e mp e r a t u r e d i s t r i b u t i o n, c o mb u s t i o n e ic f i e n c y a n d p o l l u an t t e mi s s i o n we r e a n a l y z e d a nd c o mp a r e d f o r d i f f e r e n t LCVGs . T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t wi t h CO2 a s a s u b s t i t u t e f o r N, ,t h e l o we r la f mma b i l i t y l i mi t s o f LCVGs wi l l g e t n a r r o we r , wh i l e wi t h H2 a s p a r t i a l s u bs t i t u t e or f CH4 ,t h e l i mi t s wi l l b e b r o a d e n e d . Ac c o r d . i n g t o t h e t e s t o f f o u r t y p e s o f pr a c t i c a l LCVGs ,t h e t u b u l a r la f me b u r n e r wa s p r o v e d t o b e f a v o r a bl e f o r b u ni r n g LCV Gs , wi t h t h e p e r or f ma n c e o f f ue l l f e xi b i l i t y,h i g h e ic f i e n c y a n d l O W e mi s s i o n .
蓄热式燃烧技术与低热值煤气利用
1 介 绍
高 温空 气 燃烧 技 术是 从 2 O世纪 9 0年 代 初期 发
是 在 均匀 的高 温 炉温环 境 下进行 。从 而带来 下 述热
力 学 方面 的优 势 :
( )由 于 进 口温 度 高 , 而 节 能 及 加 热 效 率 1 从 (e t gef in y 高 , 且 容 易 实 现 高 炉 温 , 别 h ai f c c ) 而 n ie 特 是 对 低价 劣质 低 热值燃 料 而言 , 烧稳 定性 很好 ; 燃 ( )由 于 排 烟 温 度 低 , 以热 利 用 率 (h r 1 2 所 tema
展 起 来 的一 项 非 常重 要 的高 新 技 术 , 项 技 术 的基 这
本 原理 如 图 1 示 。 所
燃料/ 空气因或火器 燃料/ 空气因或火器
ef in y 很 高 , 能 效果 好 , C 排 放 相应 就 减 fc c ) ie 节 且 O
少;
( )由于炉 内温 度较 均 匀 , 3 峰值 温 度低 , 有效 抑
引 言
蓄 热 式 燃 烧技 术 应 用 于 加 热 炉 产 生 多重 效 果 ,
g n rt eB r e & B , 的 底 部是 被 加 热 的材 e eai u nrA v )炉
பைடு நூலகம்
料 ( Sa ) 主燃 料如 图示 的两 端位 置处 喷 人 , 例 lb , 其分
别 由 电磁 阀控 制 。B re & B是 由陶 瓷 蜂 窝体 u n rA
1Ol 右 。 5 C左
锅 炉 、 射 管加 热炉 等 方 面 , 应 用 于近 2 O项 工程 辐 共 O 项 目中。仅北 京 神 雾公 司就 为 用 户设 计 建 造 了 1 8 O 座 使用 高炉 煤气 的 加热 炉 。
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低热值燃气燃烧技术的应用与分析发表时间:2016-11-23T17:08:48.767Z 来源:《基层建设》2016年17期作者:杨昌良[导读] 摘要:本文主要针对低热值燃气燃烧技术的应用与分析展开了探讨,详细阐述了低热值燃气的燃烧特性,并对低热值燃气的稳燃技术和低热值燃气的低氮燃烧技术作了系统的分析,以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
广州薪光合环保技术有限公司广东广州 510000摘要:本文主要针对低热值燃气燃烧技术的应用与分析展开了探讨,详细阐述了低热值燃气的燃烧特性,并对低热值燃气的稳燃技术和低热值燃气的低氮燃烧技术作了系统的分析,以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词:低热值燃气;燃烧技术;应用所谓的低热值燃气,是指煤或焦炭等固体燃料气化所得热值较低的气体燃料。
在当前节能降耗的大社会背景下,低热值燃气的应用将会具有着极佳的经济效益和社会意义,因此,我们需要对低热值燃气的燃烧技术进行有效的分析,从而为推广其的应用带来极大的帮助。
1 低热值燃气燃烧特性低热值气体燃料并没有明确的概念,通常根据气体燃料自身发热量可将气体燃料分为高热值燃料(Q>15.07MJ/m3)、中热值燃料(6.28MJ/m3<Q<15.07MJ/m3)及低热值燃料(Q<6.28MJ/m3),工业中常见的低热值气体燃料主要有化工过程低热值尾气、高炉煤气、石油化工行业冶炼尾气、煤矿低浓度瓦斯气等。
其中,高炉煤气、煤层气等热值介于3.0~6.28MJ/m3的低热值燃料的研究应用已逐步展开,但在工业生产中还存在一些工业废气,含有少量的可燃成分,热值非常低,甚至远低于3.0MJ/m3,这种超低热值燃气种类很多,比如某些煤层气、生物质气化气、垃圾掩埋坑气、炭黑尾气、一些工艺废气等。
超低热值燃气比低热值燃气点火、稳燃更困难,能量密度低,长距离输送不经济,在当地没有合适的热用户时只能直接放散,既浪费能源又污染环境。
低热值燃气燃烧特性主要包括以下几个方面:(1)燃气中可燃成分少,热值低,着火温度高,火焰传播速度慢,难以点火及稳定燃烧;(2)燃气压力低且波动范围大,压力过低、速度过慢时容易回火;(3)低热值燃气多为化工生产线的尾气,需对多条生产线进行汇总综合利用,燃气的流量变化大;(4)化工工艺过程的操作对尾气的成分及热值影响较大,尾气的燃烧工艺如配风系数需及时匹配调整,否则容易熄火。
2 低热值燃气的稳燃技术根据燃烧理论,为保证低热值燃气的稳定燃烧,主要的稳燃措施包括优化着火条件、提高火焰温度以及优化燃烧场分布等。
(1)优化着火条件低热值气体燃料的着火极限高,着火比较困难,燃烧温度也较低。
为此,需要提高燃气热值,降低燃料着火下限。
如掺烧高热值燃料,提高混合燃气的热值,降低着火温度;燃料和空气预热提高初始温度。
(2)提高火焰温度燃烧温度的提髙可强化炉内辐射换热并改善炉内的燃烧状况。
而实际火焰温度与装置类型、燃烧效率、燃料种类、空气/燃气预热温度等有关。
如:强化燃料和空气的混合,降低不完全燃烧损失;合理设计炉膛结构,进行绝热燃烧,减少系统散热量;降低空气过剩系数或采用纯氧/富氧燃烧。
(3)优化燃烧场分布燃烧场的分布包括燃气、空间以及烟气在燃烧空间的分布,燃烧场特别是温度场的优化分布来源于高温烟气对新鲜燃气、空气的加热,进而促进空气与烟气短时间内升温至着火温度。
如旋流燃烧中心回流区强化燃烧,提高火焰温度;钝体稳定燃烧技术。
2.1 掺烧高热值气体燃料掺烧高热值气体燃料分为两种类型:(1)采用高热值辅助燃料,作为长明灯使用,形成稳定的高温热源,引燃主流燃气和空气混合物;(1)全混型掺混燃烧,以均匀混合的高低热值燃气为燃料,可燃物含量增加,降低着火温度,提高燃烧温度,改善了燃烧条件。
该方法在低热值燃气稳定燃烧中较为常用。
需要注意的是,因高热值燃料成本较高,在保证低热值气体燃料稳定燃烧的前提下,髙热气体燃料的掺烧比例越小,则经济性越好。
文午祺、陈福龙等基于回流区分级着火原理,针对钝体或旋转气流等形成的燃烧器喷口附近的高温低速回流区,喷入小股高热值燃料使其先行着火,然后点燃热值仅为1250kJ/kg左右的超低热值气体主流,从而使火焰稳定,燃烧强度提高。
高低热值燃料供热比21:79,平均热值1584kJ/kg。
2.2 富氧燃烧/纯氧燃烧燃烧反应是燃料中可燃物与氧气发生的氧化放热反应,富氧燃烧/纯氧燃烧就是指以氧含量大于21%甚至达到100%的氧化剂与低热值气体燃料进行混合燃烧。
在理论需氧量不变的前提下,氧含量的提高减少燃烧烟气量,炉内火焰温度大幅度提高,不具备辐射能力的氮气所占比例减少,有利于提高烟气黑度,增强有利于炉膛内部辐射传热。
但富氧燃烧因需要配备空气分离装置,故釆用富氧燃烧方法时,掺烧的空气中的氧浓度不宜太高,否则会影响系统经济性,这也需要在低热值气体燃料回收的经济性和稳定燃烧所需的最低氧浓度之间找到一个最佳平衡点,一般富氧浓度在26%~31%时为最佳。
2.3 高温空气预热燃烧高温空气预热技术是充分利用加热炉的排烟余热将助燃空气加热到1000℃,甚至更高,使加热炉排烟温度降低到200℃,预热的高温空气可以增大燃烧速率、稳定低热值燃料燃烧。
该技术不仅能提高燃烧速率,还能回收尾排烟气余热,提高热效率。
朱彤、张健等对低热值煤气的高温空气燃烧过程进行了数值模拟,当燃气和助燃空气预热温度由600℃增加到1000℃,炉内最高温度和平均温度分别上升267℃和268℃,有利于低热值燃气稳定燃烧。
赵岩采用空-煤气双预热技术将空气预热到600℃以上,煤气预热到450℃以上,预热后的低热值煤气可直接用于加热炉燃烧,实现了低热值煤气的直接利用和废气余热回收。
高温空气预热通常与蓄热燃烧相结合,空气通过换向阀进入高温蓄热体,热能释放给助燃空气,温度提高到接近炉膛温度,由于空气温度在燃气的着火点以上,可以实现稳定燃烧。
2.4 旋流燃烧旋流燃烧是利用气流旋转强化低热值煤气燃烧和组织火焰的燃烧技术,能够有效提高燃烧的强度和火焰的稳定性。
旋转射流除了具有直流射流存在的轴向分速度和径向分速度外,还有一个切向分速度,而且其径向分速度在喷嘴出口附近比直流射流的径向分速度大得多,在强旋转气流作用下,旋转射流的内部建立了一个回流区,不但从射流外侧卷吸周围介质,而且还从内回流区中卷吸介质,在燃烧过程中,从内外回流区卷吸的高温烟气对着火的稳定性起着十分重要的作用。
郭涛通过对高炉煤气燃烧火焰的传播速度、回火、脱火以及旋转射流的研究,研制了高炉煤气双旋流燃烧器,实现了高炉煤气的稳定燃烧。
陈宝明等利用旋流加强空气与低热值燃气的混合,结合蓄热稳燃技术,成功研制了低热值燃气燃烧器,可实现高炉煤气、工业尾气、炭黑尾气等种类的燃气在不配长明火的情况下稳定高效燃烧。
2.5 钝体稳燃钝体稳燃机理是利用烟气在钝体后形成的高温低速回流区作为稳定的点火源。
当空气燃气绕过钝体时,钝体后形成一个稳定的回流区,在回流区内充满回流的高温烟气,使回流区成为内部蓄热体,在回流区外侧与主流之间的区域,是新鲜燃气空气混合物和热回流烟气的湍流混合区,边界上存在较大的径向速度梯度,可燃混合物与高温烟气之间发生强烈的质量、动量及能量交换,可燃混合物就不断被加热而升温,并达到着火温度开始着火。
3 低热值燃气的低氮燃烧技术NOx是NO、NO2和N2O等多种氮氧化物的统称,燃烧产生的NOx以NO为主。
NOx的生成有燃料型(fuel-NOx)、热力型(thermal-NOx)、快速型(prompt-NOx)、N2O-中间体型和NNH型5种机理。
通常认为,燃料气和燃料油往往不含或含有少量的燃料氮,其燃烧过程产生的NOx以热力型为主,但由于低热值尾气来源于不同的化工生产过程,如炭黑生产,其生产过程除生成NOx外,还有HCN、NH3等氮氧化物前驱体的生成,这些前驱体在尾气处理燃烧过程中则可能发生如下式(1-4)所示的反应,既有可能被氧化生成NOx,也有可能成为脱氮的还原剂。
当温度超过1000℃,反应(1)(2)加剧,因此此类燃料型NOx同样需要控制燃烧温度,否则将进一步增加烟气中的NOx含量。
4NH3+5O2→4NO+6H2O (1)4HCN+7O2→4NO+2H2O+4CO2 (2)4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (3)4HCN+4NO+3O2→4N2+2H2O+4CO2 (4)3.1 低过量空气燃烧低过量空气燃烧是燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行,随着烟气中过量氧的减少,可以抑制烟气中氮氧化物前驱体与O2的反应,这是一种最简单的降低NOx排放的方法,可降低NOx排放15%~20%。
但同时,如果炉内氧含量过低,如低于3%,则有可能导致燃气的不完全燃烧,出口烟气中CO含量或其他可燃物含量增加,降低燃烧效率。
3.2 空气分级燃烧空气分级燃烧技术是将助燃空气分级送入燃烧装置的技术,通常在第一级燃烧区,将助燃空气量减少到总燃烧空气量的70%~75%(相当于理论空气量的80%),使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧,过量空气系数α<1,在降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平的同时,在燃烧区域形成还原气氛,抑制了NOx在第一级燃烧区的生成量。
为了完成燃气燃烧过程,将完全燃烧所需的其余空气送入第二级燃烧区,与第一级“贫氧燃烧”产生的烟气混合,此阶段空气系数α>1,保证了燃气的燃烬度,同时,由于第一阶段产生的烟气对空气的稀释,局部氧含量降低,有利于降低反应(1)(2)的反应速率。
由于整个燃烧过程所需空气是分两级或多级送入燃烧区域,故称为空气分级燃烧法。
才雷等将空气分级燃烧技术作为降低锅炉NOx排放的主要燃烧控制手段,通过对一次风二次风的给入控制,将烟气出口NOx含量由1164.92mg/m3降低至704.7mg/m3。
3.3 燃料分级技术燃料分级燃烧技术又称为三级燃烧技术或再燃烧技术,空气和燃料都分级送入炉膛,形成初始燃烧区、再燃区和燃尽区。
其原理是利用燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时,会发生NOx的还原反应,进而降低NOx的排放。
将80%~85%的燃料送入第一级燃烧区,在α>1条件下,燃烧并生成NOx;其余15%~20%的燃料送入二级燃烧区,在α<1的条件下形成很强的还原性气氛,使得在一级燃烧区中生成的NOx在二级燃烧区内被还原成氮气,二级燃烧区又称再燃区,在再燃区中不仅使得已生成的NOx得到还原,还抑制了新的NOx的生成;由于可能存在未燃烬的燃料,需在第三级燃烧区送入空气,保证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。
美国John Zink公司利用燃料分级燃烧原理开发了适用于管式加热炉的远距离分级式炉子燃烧器结构及方法的专利技术,与未采用该技术的加热炉相比,可减少28%左右的NOx排放。