空氣過剩燃燒的優點

空氣過剩燃燒的優點

水泥熟料煅燒產生的NOx易形成酸雨、霧等對人體有害。有關部門制定了NOx排放限止值，為此，生產單位均采取措施減少NOx排放。近年來，采用增加燃燒空氣來減少NOx排放得到應用，現將情況介紹如下：

1　NOx的生成

燃料燃燒時，產生NOx，主要有：燃料NOx，主要由燃料內的氮生成。熱NOx：氮和氧在高溫下反應生成。瞬時NOx：在空氣和燃料內，氮分子之間迅速反應形成。

燃燒器設計時，關鍵是減少熱NOx、瞬時NOx的生成。

燃料燃燒時，當溫度超過1800°F，則產生NOx，其數量與溫度和時間有關，當溫度超過2300°F，NOx迅速增加。只要在燃燒過程中，盡量做到在低的燃燒溫度和短的燃燒時間，將燃料完全燃燼，且火焰形狀完整，燃燒穩定，則產生的NOx量就低些。

傳統的低或超低NOx排放的燃燒器設計時使用如下原則：

降低峰值溫度；

減少數1800°F以上溫度的燃燒時間；內外廢氣循環；

假定完全或接近完全燃燒。

2　燃燒器設計

燃燒器設計，一般采用流體、動力計算機技術（CFD）：通過物理和數學計算來優化燃燒器設計。加拿大某公司通過上述方式，進行燃燒器優化設計，以降低NOx排放值。其設計概念是增大燃燒器的空氣量，通過CFD技術，使通過燃燒器的空氣流能使燃料和空氣混合，并保持穩定的火焰形狀，還可設置多燃燒器使燃料完全燃燒，由于入燃燒空氣量多，則燃燒溫度相對低些，所生產的NOx量也低。

表1　北美回轉窯的隨機測試記錄

表2　新舊燃燒器測定數值

3　使用情況

此類燃燒器已在北美的一些焚燒工業廢棄物和生活垃圾的回轉窯上使用，使用效果如下：采用新燃燒器后，不論是燃燒油還是天然氣，在過剩空氣較大情況下，NOx和硫化物排放值均降低（見表1）。

表1值得關注的是，#1、#2窯的規格相同，但窯內燃燒的過剩空氣不一，#2窯為9.3%，#1窯為8.0%，NOx排放#2為#1窯的80%。這種情況有待進一步探討。

此類燃燒器用于鍋爐，測試結果見表2，測定的燃燒器的NOx排放值已低于1.9×10-5kg/MJ。

上述情況表明，回轉窯采用過剩含量較高的新燃燒器，全硫排放可減少83%，NOx則可降至66%～69%。用于鍋爐，NOx減少高達98.6%，這是控制峰值溫度和增大過剩空氣的結果。公司聲稱可節省24%的燃料費用。此類燃燒器在進一步優化提高，且在國際上推廣應用。

趙艷妍陳友德編譯自

No.2/2015

International Cementreview