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約翰節能高溫氣化技術,傳統鍋爐革命性突破

高溫氣化低氮分級燃燒技術能做什么What can be done

約翰節能

01氮氧化合物(NOx)排放濃度<50mg/m3(用戶無需再加裝設備)。

02燃料適應性強,可實現生物質燃料、煤蘭炭、固廢垃圾、污泥等的獨立燃燒,也可實現多種燃料耦合燃燒。

03有效解決二噁英合成問題,二噁英類<0.1ng TEQ/m3 。

04較直燃方式節能10-20%。

05有效解決結焦、飛灰粘結問題。

高溫氣化低氮分級燃燒原理Principle of Staged Combustion

高溫低氮燃燒技術

高溫氣化燃燒設備分為兩部分,一部分是氣化室,一部分是燃燒室(也可稱為還原室)。氣化室利用燃料燃燒產生800℃左右的溫度場后,然后逐漸把燃料送入氣化室,燃料會在合適的溫度場內進行裂解氣化。

此時產生的可燃氣體,隨著部分燃料完全燃燒產生的火焰進入燃燒室,燃燒室為絕熱燃燒室,有足夠的保溫性,減少散熱損失。當部分燃料充分燃燒產生的高溫火焰,隨可燃氣體進入燃燒室,可燃氣體借助高溫火焰,在燃燒室混合燃燒,溫度會逐漸增加到900-1100℃,這時高溫氣化分級燃燒開始發生。

逐步開啟鼓引風,來保證氣化燃燒的持續進行,輸出熱能進行做功。

約翰節能

可燃氣體在燃燒室內燃燒,此時的溫度場為900-1100℃,當溫度場≥800℃,大大超過了可燃氣體的著火點,只要遇到氧氣,就會發生劇烈的化學反應,著火、燃燒的穩定性極好。當溫度場≥900℃,即使含氧量在5%,仍可獲得穩定的燃燒火焰。

此時,由于可燃氣體與氧的燃燒反應活化能,遠低于氧原子與氮氣的反應活化能,所以可燃氣體首先與氧氣發生燃燒反應,當氧有剩余時,才能與氮原子發生反應,生成NOx。足夠的溫度和燃燒空間擴展了火焰燃燒區域,燃燒還原室(二燃室)不出現熾熱點,而且溫度分布均勻,從而大幅降低NOx的生成,實現低氮排放。

因爐排采用水冷爐排TFWG ( Tilt fixed water-cooled grate ),爐床溫度很低,低爐床溫度也會降低NOx的生成。

高溫氣化分級燃燒設備結構設計Design of Equipment Structure

高溫氣化分級燃燒設備,設有氣化室和燃燒還原室(二燃室)兩部分。在氣化室內燃料氣化后,可燃氣體伴隨著氣化室的高溫火焰,進入燃燒還原室(二燃室)進行充分混合燃燒,產生的高溫輸出用來做功。

約翰節能

氣化室采用傾斜固定水冷氣化床TFWG ( Tilt fixed water-cooled grate ),并設有傾斜鋼制瓦片出風口;氣化床分N段獨立供風。氣化床下各分段的獨立風室內部,都設有均布風板,單個獨立風室兩側各裝一臺同功率風機,用一拖二的變頻器,同步控制兩臺風機。調節每個變頻器用來控制氣化床各段的給風量,這樣可根據需要,精確調節各分段段送風量。(在燃燒三要素中,有效控制了氧氣計給量)

氣化床上部砌筑絕熱氣化室(在燃燒三要素中,有效控制了溫度場),用于恒定氣化室的溫度,確保氣化過程穩定進行。

約翰節能

燃料由前部液壓送料系統送入。啟爐,待加熱到800℃左右時,再利用液壓送料機構,將物料慢慢送入氣化室,燃料在高溫下快速裂解氣化,并伴有部分燃燒產生,氣化燃燒產生的高溫一部分用來維持氣化室的高溫,以保證高溫熱解氣化燃燒反應的連續進行;另一部分氣化后未完全燃燒的可燃氣體,進入燃燒還原室(二燃室),再次進行充分混合燃燒。

約翰節能

燃燒還原室(二燃室)設計足夠的的可燃氣體燃燒反應空間,合理設置擋火墻,用來改變煙氣流向,增加飛灰的碰壁次數,使大顆粒飛灰落入燃燒室底部,從排灰口排出,減少飛灰進入換熱系統;加長煙氣流程,避免局部產生熾熱點,溫度分布均勻,從而大幅降低NOx的生成。

燃燒還原室(二燃室)產生的高溫煙氣經出火口進入換熱系統換熱。

約翰節能

關于低排放的原理Principle of ultra-low emission

  • NOx的低排放原理

    當溫度場≥800℃,大大超過了可燃氣體的著火點,只要遇到氧氣,就會發生劇烈的化學反應。著火、燃燒的穩定性極好。當溫度場≥900℃,即使含氧量在5%,仍可獲得穩定的燃燒火焰。

    在燃燒還原室(二燃室),由于不再注入氧氣,二燃室的氧氣主要來自氣化室氣化未用盡的氧氣,氣化室的氧氣含量為11-15%。在足夠空間的燃燒還原室(二燃室)內,借助氣化室來的高溫,讓從氣化室來的可燃氣體迅速燃燒。由于燃燒還原室(二燃室)的溫度在800-1100℃,即使氧氣含量很低(5-9%),也可使從氣化室來的可燃氣體迅速充分燃燒。

    此時,由于可燃氣體與氧的燃燒反應活化能,遠低于氧原子與氮氣的反應活化能,所以可燃氣體首先與氧氣發生燃燒反應,當氧有剩余時,才能與氮原子發生反應,生成NOx。足夠的溫度和燃燒空間擴展了火焰燃燒區域,燃燒還原室(二燃室)不出現熾熱點,而且溫度分布均勻,從而大幅降低NOx的生成,實現低氮排放。

    因爐排采用水冷爐排TFWG ( Tilt fixed water-cooled grate ),爐床溫度很低,低爐床溫度也會降低NOx的生成。

  • SO2的低排放原理

    同上原理,燃料為含硫燃料時,可燃氣體優先與氧氣發生燃燒反應,當氧有剩余時,才能與硫發生反應,生成SO2,同樣也會降低SO2的生成,從而實現原始低硫排放。

  • 二噁英的低排放原理

    設備運行時,燃燒室內的溫度,在800-1100℃。設計足夠大的燃燒室,有效降低了煙氣的流速,并預設n段擋火墻,使煙氣在此高溫環境中,停留時間>2S,合理設計換熱器,使排煙溫度不低于500℃,有效遏制二噁英等有害物質的合成。

  • 顆粒物的低排放原理

    顆粒物是燃料中的不可燃燒組分、燃料中有機組分的雜原子,以及未燃盡的含碳顆粒。

    燃燒過程中,顆粒物隨煙氣流向流動,當煙氣進入二燃室后,在二燃室進行切圓燃燒、擾動燃燒,并設置多處擋灰墻,在改變煙氣流向的同時,增加顆粒物的碰壁次數,下落到預設的出灰口,防止顆粒物隨煙氣流向進入換熱部分,大大降低了顆粒物的排放。

  • 飛灰粘結的處理原理

    燃料在燃燒過程中,產生的燃料油滴在被充分氧化之前,與熾熱壁面接觸,發生液相裂化和高溫分解,容易出現結焦。飛灰和油滴的混合物與換熱管壁接觸,會降低換熱管束的換熱效率。

    當混合氣體進入二燃室,由于二燃室較高的溫度場和足夠容積的燃燒倉,會讓燃料油滴充分氧化燃燒,使飛灰不再攜帶燃料油滴,從而避免粘附在換熱管壁。

專利技術Patent technology

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