空气过剩燃烧的优点

空气过剩燃烧的优点

水泥熟料煅烧产生的NOx易形成酸雨、雾等对人体有害。有关部门制定了NOx排放限止值，为此，生产单位均采取措施减少NOx排放。近年来，采用增加燃烧空气来减少NOx排放得到应用，现将情况介绍如下：

1　NOx的生成

燃料燃烧时，产生NOx，主要有：燃料NOx，主要由燃料内的氮生成。热NOx：氮和氧在高温下反应生成。瞬时NOx：在空气和燃料内，氮分子之间迅速反应形成。

燃烧器设计时，关键是减少热NOx、瞬时NOx的生成。

燃料燃烧时，当温度超过1800°F，则产生NOx，其数量与温度和时间有关，当温度超过2300°F，NOx迅速增加。只要在燃烧过程中，尽量做到在低的燃烧温度和短的燃烧时间，将燃料完全燃烬，且火焰形状完整，燃烧稳定，则产生的NOx量就低些。

传统的低或超低NOx排放的燃烧器设计时使用如下原则：

降低峰值温度；

减少数1800°F以上温度的燃烧时间；内外废气循环；

假定完全或接近完全燃烧。

2　燃烧器设计

燃烧器设计，一般采用流体、动力计算机技术（CFD）：通过物理和数学计算来优化燃烧器设计。加拿大某公司通过上述方式，进行燃烧器优化设计，以降低NOx排放值。其设计概念是增大燃烧器的空气量，通过CFD技术，使通过燃烧器的空气流能使燃料和空气混合，并保持稳定的火焰形状，还可设置多燃烧器使燃料完全燃烧，由于入燃烧空气量多，则燃烧温度相对低些，所生产的NOx量也低。

表1　北美回转窑的随机测试记录

表2　新旧燃烧器测定数值

3　使用情况

此类燃烧器已在北美的一些焚烧工业废弃物和生活垃圾的回转窑上使用，使用效果如下：采用新燃烧器后，不论是燃烧油还是天然气，在过剩空气较大情况下，NOx和硫化物排放值均降低（见表1）。

表1值得关注的是，#1、#2窑的规格相同，但窑内燃烧的过剩空气不一，#2窑为9.3%，#1窑为8.0%，NOx排放#2为#1窑的80%。这种情况有待进一步探讨。

此类燃烧器用于锅炉，测试结果见表2，测定的燃烧器的NOx排放值已低于1.9×10-5kg/MJ。

上述情况表明，回转窑采用过剩含量较高的新燃烧器，全硫排放可减少83%，NOx则可降至66%～69%。用于锅炉，NOx减少高达98.6%，这是控制峰值温度和增大过剩空气的结果。公司声称可节省24%的燃料费用。此类燃烧器在进一步优化提高，且在国际上推广应用。

赵艳妍陈友德编译自

No.2/2015

International Cementreview