大型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器的结构优选

随着大能力大型化裂解炉的不断发展,国内首台单炉膛20万吨/年产能乙烯裂解炉对燃烧器提出了更高的设计要求,在稳定燃烧的同时还要满足特定的工艺要求和严苛的环保要求。采用CFD技术和热态试验方法优选新型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器,通过数值分析方法研究不同底部与侧壁供热比(底侧比)下裂解炉内的燃烧状态(火焰形状、火焰长度、炉内温度分布及NO_(x)排放量等),结果表明:在底侧比为70:30时燃烧状态最优,炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。在热态试验炉上对最终设计工况(底侧比72:28)进行热态试验,结果显示:炉内燃烧状态良好,温度分布均匀且满足热通量曲线,NO_(x)排放量也较低。

掺混VOCs废气的燃烧特性及NO_(x)排放研究

为开发石化加热炉协同处理挥发性有机物(VOCs)技术,采用数值仿真方法研究了同轴伴流燃烧器空气侧掺混丙烷时,不同掺混比(0~2.1%)对甲烷燃烧特性的影响。在过量空气系数均为1.2的条件下,研究固定燃料气流量和固定进炉发热量两种工况,分析丙烷掺混比对温度场分布和氮氧化物排放量的影响。结果表明:丙烷掺混比的改变,均会使温度场分布和氮氧化物排放量发生变化,但相比于固定燃料气流量工况,固定进炉发热量时两者变化均较小,燃烧稳定性较好.

裂解炉点火升温过程NO_(x)的排放控制与优化策略

中国石油兰州石化公司460 kt/a乙烯装置裂解炉是典型的高温工业设备,其NO_(x)排放控制是实现绿色生产的重要环节。文章详细分析了裂解炉现有燃烧器进行技术改造的必要性,并对点火升温过程中NO_(x)的生成机制进行了系统研究,提出了一种基于交替间隔点火和多因素综合管控的优化策略。研究结果表明:通过改造低氮燃烧器、优化点火升温流程、分步通入低压蒸汽及调整风门开度等措施,能够有效降低裂解炉在点火升温过程中的NO_(x)排放量,实现NO_(x)的达标排放。低氮燃烧器的改造显著降低了正常生产状况下的NO_(x)排放量;而利用热量分割原理,通过交替间隔点火和多步骤低压蒸汽投用则有效减少了升温过程中NO_(x)的瞬时高排放现象。

乙烯裂解炉用圆形低NO_(x)燃烧器燃烧情况数值模拟

以某裂解炉用圆形低NO_(x)燃烧器为例,通过建立几何模型、网格划分、模型选取、条件设置及迭代计算等过程运用CFD技术对炉内的燃烧情况进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析,得到了炉膛内的燃烧流动和温度分布情况,为低NO_(x)燃烧器的研发和设计提供依据。

二次燃气入射角度对低NO_(x)燃烧器燃烧特性的影响

针对低氮燃烧器和烟气内循环的组合技术,设计了一种燃气分级和旋流燃烧相结合的天然气低氮燃烧器,利用FLUENT软件研究了二次燃气不同入射角度对燃烧器内流场、温度场和NO_(x)排放量的影响.结果表明:二次燃气入射角度为135°时,烟气回流区域最大,卷吸率(Kv)最高;随着二次燃气入射角度的增大,炉膛内温度均匀性提高,二次燃气入射角度为120°时,炉膛内温度不均匀度最低,偏斜率最小;随着二次燃气入射角度的增大,NO_(x)排放量逐渐减小.综合炉内燃烧状况和NO_(x)排放量可知,二次燃气入射的最佳角度是120°.

柴油加氢装置加热炉烟气NO_(x)排放量大的原因分析及改进措施

为解决柴油加氢装置加热炉运行末期烟气中NO_(x)排放量升高的问题,对加热炉烟气NO_(x)排放量的影响因素进行了分析,并提出了相应的改进措施。结果表明:燃料气中氮气体积分数、炉膛氧体积分数、加热炉负荷、各主燃烧器火焰高度、各燃烧器配风量均对加热炉烟气NO_(x)排放量有影响;通过采取降低燃料气氮气体积分数,炉膛氧体积分数和加热炉负荷,调整优化各主燃烧器火焰高度及配风量后,将烟气NO_(x)排放量由优化前的11.9 kg/d逐月降至4.2 kg/d。

高浓度煤粉预燃式强稳燃低氮燃烧器配风组织优化

煤粉预燃低氮燃烧技术可兼顾稳定燃烧与NO_(x)排放控制,在燃煤锅炉灵活性调峰稳燃领域的应用潜力巨大。依托5 MW燃烧试验平台,研究一种带小型预燃室的高浓度煤粉预燃低氮燃烧器运行性能。通过CFD数值模拟,系统研究了一次风率、内外二次风配风与分离式燃尽风(SOFA)对燃烧器燃烧性能及污染物排放特性的影响。结合5 MW燃烧试验平台测试结果对燃烧模型进行验证验证,试验实际温度与数值计算结果的最大偏差为44℃,误差范围±3.3%,证明所选燃烧模型的准确性。研究结果表明:一次风率是影响预燃室环形回流区的关键因素,过低或过高的一次风速会分别对稳燃能力与降氮能力产生影响,在约8.8%的一次风率条件下能够保证有充足的回流量,有利于煤粉着火和排放控制;升高内二次风率能卷吸更多炉膛内高温烟气,有利于煤粉燃尽,但炉膛内部高温氧化性气氛区域增加,会导致污染物排放有所升高,约为43.5%的内二次风率能兼顾稳燃与降氮效果;采取适当比率的SOFA替代外二次风,能使得燃烧区域的含氮化合物更易被还原,从而降低排放,在23%SOFA风率下出现明显的低氮效果,NO_(x)排放为72 mg/m^(3)(6%O_(2)),与0%SOFA风率相比减排约67%。

基于煤粉预气化强稳燃的快速调峰燃烧器5 MW中试研究

煤粉预气化强稳燃技术能够兼顾稳定燃烧与NO_(x)排放控制。基于此,开发了服务于电站锅炉灵活调峰的快速调峰燃烧器,并依托5 MW燃烧试验平台进行热态中试试验,对比不同负荷下的运行性能,研究燃烧器的极限稳燃负荷与快速变负荷能力。结果表明:煤粉进入燃烧器所带有的小型预气化室后发生气化反应,转化为高温燃气和炽热碳粒所组成的预热燃料。在低负荷下,预热燃料进入炉膛后将迅速燃烧,形成根部高温区,保证炉膛稳燃。随着负荷升高,预气化室内气化反应更加充分,配合回流烟气形成良好还原性气氛,实现有效降氮。在无辅助手段条件下,满负荷工况NO_(x)排放为159 mg/m^(3)(6%O_(2)),飞灰含碳率为3.4%,折算燃烧效率99.71%。在9%超低负荷下,快速调峰燃烧器仍能维持炉膛稳定燃烧,在1 h以上长时间连续运行过程中,出口氧量保持稳定。在15%~100%负荷分别用时8和9 min完成快速降负荷与升负荷过程,降、升负荷速率分别可达10.63%/min与9.44%/min。变负荷过程中炉内燃烧保持稳定,且温度分布对负荷变化的响应速度较快,验证了该燃烧器在快速调峰过程中的出色性能。

径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对流场及NO_x排放的影响

针对径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对出口冷态流动特性的影响进行了试验研究，并在一台２２０ｔ／ｈ 锅炉和一台６７０ｔ／ｈ 锅炉上进行了工业性试验．冷模试验表明，直流二次风对旋流燃烧器出口气流的流动和混合特性有重要影响，它可改变气流的旋流强度、中心回流区的大小，调节一、二次风之间混合的强弱．热态工业性试验研究了直流二次风对燃烧器出口区域的气氛场的影响，得出了直流二次风开度对燃烧器区ＮＯｘ、锅炉排烟中ＮＯｘ 及燃烧效率的影响规律．

多重富集低NO_x燃烧器及其在65t/h锅炉上的应用实践

介绍了一种新型多重富集低NOx燃烧器的结构原理及其在一台65t/h锅炉上的应用情况。应用结果表明,该燃烧器保持了多重富集燃烧器的优良着火稳燃特性,并且有很好的低NOx燃烧性能。与原来的燃烧器相比,采用这种新型燃烧器后,炉膛结焦现象有所改善,飞灰含碳量略有下降,排烟温度没有明显变化。

煤粉预热低NO_(x)燃烧技术进展

燃烧过程中控制NO_(x)生成是最直接经济有效的低NO_(x)燃烧技术。煤粉预热-燃烧技术以其巨大的低NO_(x)燃烧潜力逐渐得到重视。煤粉预热-燃烧技术降低NO_(x)生成的主要思路在于:煤粉进入炉膛燃烧前,通过设置独立的高温低氧强还原性物理空间对煤粉进行预热,挥发分在预热区内快速析出并进行相应转化,促进挥发分N的释放并增加挥发分N还原为N_(2)的比例,从而降低煤中N被氧化成NO_(x)的概率;在此基础上,通过结合空气分级和MILD燃烧等低NO_(x)技术对预热产物进行相应的燃烧组织,进一步降低预热产物燃烧过程中NO_(x)的生成。现阶段煤粉预热-燃烧技术根据预热热源与装置的不同可以分为燃气辅热式煤粉预热-燃烧技术、流化床煤粉预热-燃烧技术、燃烧器煤粉预热-燃烧技术。其中燃烧器煤粉预热-燃烧技术通过优化设计,将煤粉自预热技术与径向及轴向多级逐级配风技术、燃料浓淡分离与分级送粉等技术有机结合,在保证高效低NO_(x)同时,具备低成本与改造灵活性的优势。实际应用结果表明:燃烧器煤粉预热在运行稳定性、变负荷适应性及低NO_(x)燃烧方面均表现出优异性能。

松木生物质颗粒预热燃烧特性试验

使用于松木生物质颗粒作为燃料,结合先进的自预热燃烧技术,实现燃料在炉膛内的流态化燃烧。通过千瓦级预热燃烧试验平台,对木本生物质颗粒在不同预热温度下的预热改性进行了全面深入的探索。使用BET、SEM扫描电镜与拉曼光谱带对比的方法对高温生物质半焦的比表面积、总孔容积、氮气等温吸附脱附特性、颗粒表明形态等关键物性参数进行检测和分析。分析结果显示,随着预热温度的升高,氮气吸附量明显增加,说明改性后的生物质半焦具有更多的孔隙结构。结合碳微晶结构分析,松木生物质颗粒在高加热速率下解聚脱挥发导致大分子碳链断裂产生小分子挥发物从而改善反应活性。在燃烧特性方面,改性后的高温生物质半焦可在下行燃烧室内迅速实现稳定燃烧,且燃烧效率高达99%以上。在NO_(x)排放上,所有实验工况均将燃烧温度控制在1 100℃以下避免产生热力型NO_(x)。预热后松木生物质颗粒的NO_(x)排放浓度并未随预热温度的单调变化而增减。842℃时,NO_(x)排放质量浓度达到峰值,随后开始下降。在试验温度范围内,当预热温度设定为705℃时,NO_(x)排放质量浓度达到最低值,即97.79 mg/m^(3)。综上,为确保松木生物质预热燃烧后具有较低的NO_(x)排放和高燃烧效率,推荐的最佳预热温度为705℃。

低NO_x燃烧技术在煤粉锅炉上的应用

简要介绍了国内主流的低NOx 燃烧技术 ,以及在实际工程中的应用情况。

大型贫煤和烟煤锅炉 NO_x 排放特性的研究

针对２台分别燃用贫煤和烟煤的３００ＭＷ锅炉（均采用ＷＲ型燃烧器）ＮＯｘ排放特性进行了研究。分析了这２种锅炉在满负荷和低负荷时ＮＯｘ排放量的差别，并指出了燃用贫煤锅炉比燃用烟煤锅炉ＮＯｘ排放量高的原因。

低NO_x煤粉燃烧器的试验研究

对低NOx 燃烧器从试验和数值模拟两个方面进行了研究 ,结果表明 :低NOx 燃烧器浓淡两侧的速度比与管道气体速度和分隔板开缝与否均无关 ,大小为 1 .1 4～ 1 .3 0 ,速度差为 2 .3 7m/s(管道气体速度U =1 8m/s时 )～ 7.90m/s(管道气体速度U =2 8m/s时 ) ;低NOx 燃烧器分隔板开缝时 ,相对不开缝结构阻力增加 1 .3 % (1 80°扭曲分隔板 )～ 1 0 % (平直分隔板 ) ;低NOx 燃烧器分隔板前布置阻挡锥时 ,阻力再增加1 0 .1 % (1 80°扭曲分隔板 )～ 1 2 .1 % (平直分隔板 ) ;低NOx 燃烧器浓淡两侧的固气比与分隔板有无开缝无关 ,浓侧煤粉射流的固气比随气流速度增大而增大 ,淡侧射流的固气比随气流速度的增大而减小 ,浓淡两侧的固气比随管道煤粉固气比的增大而增大。常规直流煤粉燃烧器加装不开缝的平直分隔板时 ,阻力增加1 7.7% ,加装不开缝的 1 80°扭曲分隔板时 ,阻力增加 71 .6%。低NOx 燃烧器的分隔板开缝时 ,浓淡两侧的静压平衡 ,浓淡两侧的湍动能都增加 ,浓侧湍动能增加大约 2 0 %。

蓄热燃烧中NO_X生成规律研究

蓄热燃烧技术通过回收烟气中的余热 ,实现高效节能。由于采用高温空气助燃 ,所以NOX 的生成规律和常规燃烧不同。文章以五喷口带夹角烧嘴为研究对象 ,采用数值模拟的方法对NOX 生成进行了系统地研究 ,得出了助燃空气预热温度、助燃空气的含氧量、过量空气系数、空气射流的角度和钢坯吸热热流等五大因素对NOX 生成的影响规律。

新型低NO_X燃烧器

介绍了美国Babcock&Wilcox公司的新型专利产品———DRB -XCL型低NOX 双调风旋流燃烧器的结构特点和应用实绩。对我国从事低NOX 燃烧技术研究的有关人士提供一些技术参考。

车用大功率柴油燃烧器的研制

针对商用车越来越严苛的NO_(x)排放法规,解决低温冷起动阶段NO_(x)的排放问题尤为重要。设计了一种车用大功率柴油燃烧器系统,用于低温冷起动过程中快速提升排气温度,使选择性催化还原器(SCR)入口温度迅速达到尿素起喷温度。详细阐述了系统方案及核心零部件的开发。利用STAR-CCM+仿真软件,对优化结构进行点火及燃烧仿真,详细分析了燃烧状态的温度分布、柴油挂壁、碳烟分布、燃烧效率、燃烧背压等。最后经过台架试验验证,冷态世界统一瞬态循环(WHTC)工况NO_(x)转换效率达97.9%,升温能力与升温速率远超常规热管理技术,同时油耗还有一定优势。

试论低挥发分燃煤电厂 NO_x 排放物的达标难度和前景

介绍了德国ＤＳ分级旋流燃烧器技术，并论述了我国低挥发分燃煤电厂ＮＯｘ排放达标的难度及前景。

大型锅炉煤粉稳燃技术对NO_x生成影响的研究

主要研究直流燃烧器与旋流燃烧器的一次风煤粉的稳燃技术 (包括烟气热回流与煤粉浓淡偏差技术 ) ,论述它们对炉内燃烧与 NOx 生成的作用 ,证明它们是稳燃低 NOx