低氮燃烧技术介绍

天然气低氮燃烧技术概述2016-12-19北京九阳实业有限公司一、世界主要地区排放标准1、美国加州标准:2014年1月1日实施名称蒸发量地区＜0.22-88-30＞30t/h湾区15301810mg/m³中加州18121010南加州25181810排放标准情况2、欧洲标准：欧洲标准EN6762000等级mg/m3ppm1≤170≤912≤120≤64.23≤80≤42.8排放标准情况3、国家标准及部分地方标准标准生效日期燃油锅炉燃气锅炉GB13271-20142014.7.1在用：400；新建：250；特别限值：200在用：400；新建：200；特别限值：150GB13271-20012002.1.1-400-400北京DB11/139-20072007.9.1在用：200；新建：150；在用：200；新建：150；天津2003.10.1400300上海2007.9.1400200山东2013.9.1250250排放标准情况DB11/139-20152015年5月颁布，7月1日开始实施排放标准情况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。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（一）、NOx的生成途径NOx控制技术降低在高温区的停留时间降低峰值火焰温度•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天然气燃烧没有燃料型NOx，只有热力型和快速型。N2O22NOHCNONOHCO2[NO]AeT[N2][O2]dtT1800K时，热力型NOx呈指数增长b局部当量比大于1.2时，上述反应将不再快速热力型NOx（90%）ON2NONNO2NOONH2NHHNHH2NH3CHN2HCNN控制燃烧温度、氛围是天然气燃烧降低NOx产生的方向。快速型NOx（10%）NOX生成机理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。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；NOx的生成影响因素分析NOx控制技术燃烧前处理：低氮燃料，燃料处理，富（纯）氧，添加剂低氮燃烧：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等技术烟气处理：通过添加剂与NOx反应减少排放。减排效果好（可达90%），成本较高。预混分级燃烧烟气再循环NOx控制技术贫燃预混技术SCR脱硝技术三效催化技术FGR技术燃烧控制技术末端控制技术NOx控制技术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。中小型燃气锅炉应优先采用低氮燃烧源头控制技术。低氮燃烧技术发展历程050100150200250300350400第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段以燃尽为主要目标分级燃烧分级燃烧+FGR贫燃预混技术多种低氮技术联合使用EN676欧洲主流技术过渡改造技术CA降低运行成本提高操作弹性DB11/139-2015降低氮氧化物产生的方法外部烟气再循环FGR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第96页（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。降低氮氧化物产生的方法（2）GLSF“freejet”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60mgWindboxFlamePlateReCirculatedFlueGasRefractoryQuarlCombustionAir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。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。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。降低氮氧化物产生的方法工程现场低氮燃烧器+冷凝回收装置采用外烟气再循环(FGR)燃烧技术工程现场全预混或部分预混加表面燃烧技术工程现场技术对比技术优点缺点排放值mg/m3减排效果分级燃烧等控制简易较难实现低于30mg/Nm3的排放目标5035-50%贫燃预混控制有效简单燃烧不稳定，锅炉1080%催化燃烧可实现效率有影响零排放低氮燃烧器+效果好，成本适可能燃烧不稳定，30-10050-85%烟气再循环中影响锅炉效率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；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）谢谢各位的聆听!欢迎交流！