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1、 低低NOX燃烧与全预混燃烧燃烧与全预混燃烧低低NOX燃烧器燃烧器一、一、一、一、 NO NOX X生成机理生成机理生成机理生成机理 燃气燃烧生成的燃气燃烧生成的燃气燃烧生成的燃气燃烧生成的NONOX X主要是主要是主要是主要是NONO，反应：，反应：，反应：，反应： O O2 2 + N+ N2 2 = 2NO = 2NO 180kJ 180kJ 烟气中烟气中烟气中烟气中NONOX X来源于空气及燃料中来源于空气及燃料中来源于空气及燃料中来源于空气及燃料中N N， 在高温下生成，造成污染。在高温下生成，造成污染。在高温下生成，造成污染。在高温下生成，造成污染。 烟气中烟气中烟气中烟气中NON
2、OX X的种类：的种类：的种类：的种类：（1 1）热力型（温度型）热力型（温度型）热力型（温度型）热力型（温度型）NONOX X：空气及：空气及：空气及：空气及 燃料中燃料中燃料中燃料中N N，在高温下生成；，在高温下生成；，在高温下生成；，在高温下生成；（2 2）快速型）快速型）快速型）快速型NONOX X：碳氢化合物燃烧，：碳氢化合物燃烧，：碳氢化合物燃烧，：碳氢化合物燃烧， 当燃料过浓时在反应区会快速生当燃料过浓时在反应区会快速生当燃料过浓时在反应区会快速生当燃料过浓时在反应区会快速生 成成成成NONO。（3 3）燃料型）燃料型）燃料型）燃料型NONOX X：煤中氮化物热分解：煤中氮化物
3、热分解：煤中氮化物热分解：煤中氮化物热分解 和氧反应生成和氧反应生成和氧反应生成和氧反应生成NONO。 燃气燃烧生成主要是热力型燃气燃烧生成主要是热力型燃气燃烧生成主要是热力型燃气燃烧生成主要是热力型NONOX X 二、二、二、二、影响温度型影响温度型影响温度型影响温度型NONO生成的因素生成的因素生成的因素生成的因素 1. 1. 温度（关键因素）温度（关键因素）温度（关键因素）温度（关键因素） 1500 1500 CC以上开始生成以上开始生成以上开始生成以上开始生成NONO，随着温度上升，随着温度上升，随着温度上升，随着温度上升，NONO剧剧增。增。增。增。 2. 2. 烟气停留烟气停留烟气
4、停留烟气停留时间时间 烟气停留烟气停留烟气停留烟气停留时间长时间长，特，特，特，特别别是在高温是在高温是在高温是在高温 下停留下停留下停留下停留时间长时间长，NONO生成量增加。生成量增加。生成量增加。生成量增加。低低NOX燃烧器燃烧器低低低低NONOX X燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器 3. 3. 过量空气系数过量空气系数过量空气系数过量空气系数 影响影响影响影响 O O2 2浓度和燃烧温度。当浓度和燃烧温度。当浓度和燃烧温度。当浓度和燃烧温度。当 接近接近接近接近 1 1 时，时，时，时，NONO生成量最大。因为当生成量最大。因为当生成量最大。因为当生成量最大。因为当 远小于远小于远小于远小于
5、1 1时，燃料过浓，时，燃料过浓，时，燃料过浓，时，燃料过浓，OO不易不易不易不易 与与与与N N2 2生成生成生成生成NONO；而当；而当；而当；而当 远大于远大于远大于远大于 1 1时，时，时，时， 燃烧温度降低，燃烧温度降低，燃烧温度降低，燃烧温度降低，NONO也减少。也减少。也减少。也减少。低低低低NONOX X燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器三、控制温度型三、控制温度型三、控制温度型三、控制温度型NONO生成的方法生成的方法生成的方法生成的方法 1. 1. 降低燃烧温度水平；降低燃烧温度水平；降低燃烧温度水平；降低燃烧温度水平； 2. 2. 降低氧气浓度，在浓燃料下燃烧；降低氧气浓度，在浓燃
6、料下燃烧；降低氧气浓度，在浓燃料下燃烧；降低氧气浓度，在浓燃料下燃烧； 3. 3. 缩短烟气在高温区内停留时间；缩短烟气在高温区内停留时间；缩短烟气在高温区内停留时间；缩短烟气在高温区内停留时间； 4. 4. 使燃烧在远离使燃烧在远离使燃烧在远离使燃烧在远离 =1=1的条件下进行。的条件下进行。的条件下进行。的条件下进行。低低低低NONOX X燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器（一）（一）（一）（一）分段燃烧法分段燃烧法分段燃烧法分段燃烧法 空气分段或燃料分段。降低火焰平均温度和峰值温度，降低空气分段或燃料分段。降低火焰平均温度和峰值温度，降低空气分段或燃料分段。降低火焰平均温度和峰值温度，降低空气分段
7、或燃料分段。降低火焰平均温度和峰值温度，降低NONO。空气分段燃烧器空气分段燃烧器空气分段燃烧器空气分段燃烧器低低低低NONOX X燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器（二）浓淡燃烧法（二）浓淡燃烧法（二）浓淡燃烧法（二）浓淡燃烧法 淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空淡火焰为全预混，火焰较短；浓火焰空气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总气不足，火焰拉长；减缓发热速率，使总的火焰温度下降。由于两侧空气的挤压作的火焰温度下降。由于两侧空气的挤压作的火焰温度下降。由于两侧空
8、气的挤压作的火焰温度下降。由于两侧空气的挤压作用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡用，使火焰向内侧倾斜，浓火焰会加热淡火焰的烟气，使燃烧温度降低。火焰的烟气，使燃烧温度降低。火焰的烟气，使燃烧温度降低。火焰的烟气，使燃烧温度降低。低低低低NONOX X燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器 浓淡燃烧法热水器，常有浓淡燃烧法热水器，常有浓淡燃烧法热水器，常有浓淡燃烧法热水器，常有2 2种方式，种方式，种方式，种方式，通过改变引射器通过改变引射器通过改变引射器通过改变引射器 和火排形式来实现。和火排形式来实现。和火排形式来实现。和火排形式来
9、实现。n n1. 1. 第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧，第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧，第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧，第一种方式：浓淡火排交叉，奇数火排上进行浓燃烧， 偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替。称为浓淡火排。偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替。称为浓淡火排。偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替。称为浓淡火排。偶数火排上进行淡燃烧，两者平行交替。称为浓淡火排。n n2. 2. 第二种方式集浓淡燃烧于单独一个火排上，即在一个火第二种方式集浓淡燃烧于单独一个火排上，即在一个火第二种方式集浓淡燃烧于单独一个火排上，即在一个火第二种方式集浓淡燃烧
10、于单独一个火排上，即在一个火 排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡排的某些火孔上进行浓燃烧，而另外一些火孔上进行淡 燃烧，浓、淡火孔交替分布。第二种技术比较复杂，第燃烧，浓、淡火孔交替分布。第二种技术比较复杂，第燃烧，浓、淡火孔交替分布。第二种技术比较复杂，第燃烧，浓、淡火孔交替分布。第二种技术比较复杂，第 二种方式为浓淡火孔。二种方式为浓淡火孔。二种方式为浓淡火孔。二种方式为浓淡火孔。低低低低NONOX X燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器n n（3 3）烟气再循环）烟气再循环）烟气再循环）烟气
11、再循环 部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温部分烟气循环与新鲜燃气混合，降低燃烧温 度，因而降低度，因而降低度，因而降低度，因而降低NONO；同时利于着火。；同时利于着火。；同时利于着火。；同时利于着火。 全预混式燃烧全预混式燃烧 一、特点一、特点一、特点一、特点1. 1. 燃烧速度快，火焰很短甚至看不出燃烧速度快，火焰很短甚至看不出燃烧速度快，火焰很短甚至看不出燃烧速度快，火焰很短甚至看不出2. 2. 容积热强度高容积热强度高容积热强度高容积热强度高 100-20010 100-200106 6kJ/mkJ/m3
12、3 h h （3-6103-6104 4kW/mkW/m3 3）3. 3. 空气过剩系数小（空气过剩系数小（空气过剩系数小（空气过剩系数小（=1.05-1.10=1.05-1.10），），），）， 燃烧温度高燃烧温度高燃烧温度高燃烧温度高4. 4. 燃气与空气全预混，火焰传播能力强，燃气与空气全预混，火焰传播能力强，燃气与空气全预混，火焰传播能力强，燃气与空气全预混，火焰传播能力强， 但由于温度高，容易回火但由于温度高，容易回火但由于温度高，容易回火但由于温度高，容易回火5. 5. 热效率高，热效率高，热效率高，热效率高， 40% 40%的燃烧热以辐射传热的燃烧热以辐射传热的燃烧热以辐射传热的
13、燃烧热以辐射传热二、燃烧器形式二、燃烧器形式二、燃烧器形式二、燃烧器形式 陶瓷板红外线燃烧器陶瓷板红外线燃烧器陶瓷板红外线燃烧器陶瓷板红外线燃烧器 金属纤维全预混燃烧器金属纤维全预混燃烧器金属纤维全预混燃烧器金属纤维全预混燃烧器 金属板式全预混燃烧器金属板式全预混燃烧器金属板式全预混燃烧器金属板式全预混燃烧器 全预混式燃烧全预混式燃烧全预混式燃烧全预混式燃烧设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火。设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火。设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火。设多孔均流板使头部火孔的混气压力和流量均匀，防止回火。 图：多孔金属板式全预混
14、燃烧器的温度分布（数值模拟）图：多孔金属板式全预混燃烧器的温度分布（数值模拟）图：多孔金属板式全预混燃烧器的温度分布（数值模拟）图：多孔金属板式全预混燃烧器的温度分布（数值模拟）全预混式燃烧全预混式燃烧全预混式燃烧全预混式燃烧 试验结果试验结果试验结果试验结果 28kW 28kW的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器；的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器；的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器；的冷凝式壁挂炉上安装平板式全预混燃烧器； 12T12T天然气，压力天然气，压力天然气，压力天然气，压力 2kPa 2kPa 在高、低热负荷下都能稳定燃烧，在高、低热负荷下都能稳定燃烧，在高、低热负荷下都能稳定燃烧，在高、低热负荷下都能稳定燃烧， 热负荷热负荷热负荷热负荷%：93.6-98.6%93.6-98.6% 热水产率：热水产率：热水产率：热水产率：95.9-99.1%95.9-99.1% 热效率：热效率：热效率：热效率： 100-105% 100-105% 排烟温度排烟温度排烟温度排烟温度 40-50 40-50 烟气中烟气中烟气中烟气中CO = 189-315 ppmCO = 189-315 ppm NO NOX X 15 ppm 15 ppm
