空氣過(guò)剩燃燒的優(yōu)點(diǎn)

水泥熟料煅燒產(chǎn)生的NOx易形成酸雨、霧等對(duì)人體有害。有關(guān)部門(mén)制定了NOx排放限止值，為此，生產(chǎn)單位均采取措施減少NOx排放。近年來(lái)，采用增加燃燒空氣來(lái)減少NOx排放得到應(yīng)用，現(xiàn)將情況介紹如下：

1　NOx的生成

燃料燃燒時(shí)，產(chǎn)生NOx，主要有：燃料NOx，主要由燃料內(nèi)的氮生成。熱NOx：氮和氧在高溫下反應(yīng)生成。瞬時(shí)NOx：在空氣和燃料內(nèi)，氮分子之間迅速反應(yīng)形成。

燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵是減少熱NOx、瞬時(shí)NOx的生成。

燃料燃燒時(shí)，當(dāng)溫度超過(guò)1800°F，則產(chǎn)生NOx，其數(shù)量與溫度和時(shí)間有關(guān)，當(dāng)溫度超過(guò)2300°F，NOx迅速增加。只要在燃燒過(guò)程中，盡量做到在低的燃燒溫度和短的燃燒時(shí)間，將燃料完全燃燼，且火焰形狀完整，燃燒穩(wěn)定，則產(chǎn)生的NOx量就低些。

傳統(tǒng)的低或超低NOx排放的燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)使用如下原則：

降低峰值溫度；

減少數(shù)1800°F以上溫度的燃燒時(shí)間；內(nèi)外廢氣循環(huán)；

假定完全或接近完全燃燒。

2　燃燒器設(shè)計(jì)

燃燒器設(shè)計(jì)，一般采用流體、動(dòng)力計(jì)算機(jī)技術(shù)（CFD）：通過(guò)物理和數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)優(yōu)化燃燒器設(shè)計(jì)。加拿大某公司通過(guò)上述方式，進(jìn)行燃燒器優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低NOx排放值。其設(shè)計(jì)概念是增大燃燒器的空氣量，通過(guò)CFD技術(shù)，使通過(guò)燃燒器的空氣流能使燃料和空氣混合，并保持穩(wěn)定的火焰形狀，還可設(shè)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(duì)低些，所生產(chǎn)的NOx量也低。

表1　北美回轉(zhuǎn)窯的隨機(jī)測(cè)試記錄

表2　新舊燃燒器測(cè)定數(shù)值

3　使用情況

此類燃燒器已在北美的一些焚燒工業(yè)廢棄物和生活垃圾的回轉(zhuǎn)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(guò)剩空氣較大情況下，NOx和硫化物排放值均降低（見(jiàn)表1）。

表1值得關(guān)注的是，#1、#2窯的規(guī)格相同，但窯內(nèi)燃燒的過(guò)?？諝獠灰唬?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(jìn)一步探討。

此類燃燒器用于鍋爐，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，測(cè)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(zhuǎn)窯采用過(guò)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(dá)98.6%，這是控制峰值溫度和增大過(guò)?？諝獾慕Y(jié)果。公司聲稱可節(jié)省24%的燃料費(fèi)用。此類燃燒器在進(jìn)一步優(yōu)化提高，且在國(guó)際上推廣應(yīng)用。

趙艷妍陳友德編譯自

No.2/2015

International Cementreview