مشعل کم NOx: چگونه کار می کند، عملکرد کاهش NOx و نکات انتخاب

اگر تمدید مجوز محدودیت NOx را در کوره یا کوره شما به 100 تا 150 میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب کاهش داده باشد، و مشعل در حال خدمت یک دهه یا بیشتر مشخص شده باشد، مقرون‌به‌صرفه‌ترین اصلاح معمولاً از خود مشعل شروع می‌شود – نه با سیستم تصفیه گاز بزرگ‌تر که در پایین دست پیچ می‌شود.

نسخه کوتاه: یک مشعل با NOx کم، به جای پاک کردن اکسیدهای نیتروژن در داخل شعله، آنها را متوقف می کند. با کنترل نحوه اختلاط سوخت و هوا، حداکثر دمای شعله و اکسیژن اضافی محلی را زیر شرایطی که NOx ایجاد می‌کند نگه می‌دارد - معمولاً انتشار گازهای گلخانه‌ای را 30 تا 60 درصد در تجهیزات گازسوز کاهش می‌دهد و هر مرحله کاهش پایین‌دست را کاهش می‌دهد. ادامه این مقاله توضیح می‌دهد که طراحی چگونه کار می‌کند، چه کاهشی را باید از سوخت‌های مختلف انتظار داشت و چه مواردی را قبل از امضای قرارداد خرید بررسی کرد.

آنچه که یک مشعل کم NOx واقعاً کنترل می کند

NOx در گازهای دودکش صنعتی از طریق سه مسیر تشکیل می شود و یک مشعل مناسب هر یک را به طور متفاوت هدف قرار می دهد:

• NOx حرارتی هنگامی که نیتروژن اتمسفر در دمای شعله بالا اکسید می شود - به میزان قابل توجهی بالاتر از حدود 1300 درجه سانتیگراد و به شدت فراتر از آن افزایش می یابد. بر روی سوخت های پاک مانند گاز طبیعی غالب است.
• NOx سوخت از نیتروژنی که از نظر شیمیایی در سوخت متصل شده است می آید. هنگامی که زغال سنگ، پت کک، نفت سنگین یا زباله های حاوی نیتروژن را آتش می زنید، نیتروژن متصل به سوخت می تواند اکثریت کل NOx را تامین کند.
• NOx را درخواست کنید در جبهه‌های شعله غنی از سوخت شکل می‌گیرد و در اکثر سیستم‌های صنعتی سهمی جزئی دارد.

بنابراین، کار طراحی دارای دو نیمه است: دمای اوج شعله و مدت زمانی که گازها در آنجا می گذرانند را کاهش دهید، و سوخت حاوی نیتروژن را به اندازه کافی از مناطق داغ غنی از اکسیژن دور نگه دارید تا آنچه قبلاً تشکیل شده است تجزیه شود.

چگونه طراحی NOx را پایین نگه می دارد

بیشتر مشعل های تجاری کم NOx سه تکنیک را با نسبت های مختلف ترکیب می کنند. هیچ یک از آنها عجیب و غریب نیست. مهندسی این است که آنها را در برابر پایداری شعله، انتقال حرارت و هندسه ای که کوره شما واقعاً ارائه می دهد، متعادل کند.

احتراق هوای مرحله ای

مشعل به جای مخلوط کردن همه هوای احتراق با سوخت به طور همزمان، یک کسری هوای کنترل شده را به منطقه اولیه تامین می کند و باقی مانده را در پایین دست اضافه می کند. شعله اولیه دارای سوخت غنی است، دمای اوج را می پوشاند و NOx حرارتی اکسیژن را از دست می دهد. منطقه فرسودگی احتراق را در امتداد نیمرخ پایین تر و صاف تر کامل می کند. نتیجه قابل مشاهده شعله کمی طولانی تر و نرم تر است - به همین دلیل است که هندسه شعله باید با کوره مطابقت داشته باشد.

مرحله بندی سوخت و گردش مجدد داخلی

در طرح‌های مرحله‌بندی سوخت، بخشی از سوخت در پایین دست شعله اصلی تزریق می‌شود و یک ناحیه کاهش‌دهنده ایجاد می‌کند که NOx را که قبلاً قبل از منطقه فرسودگی نهایی تشکیل شده است، تجزیه می‌کند. بسیاری از مشعل‌های کوره نیز گاز داغ دودکش را به ریشه شعله - گردش مجدد داخلی - وارد می‌کنند که اکسیژن را رقیق کرده و دمای پیک را بدون مجرای خارجی کاهش می‌دهد.

هوای اضافی را پایین بیاورید که با نظم و انضباط برگزار می شود

اکسیژن اضافی ماده اولیه NOx حرارتی است. تنظیمات معمولی اغلب با 5% یا بیشتر O2 در کوره اجرا می شود. یک سیستم کم NOx تنظیم شده باند 1-3٪ را هدف قرار می دهد در حالی که CO را در محدوده نگه می دارد. این حاشیه پول واقعی و NOx واقعی است، اما تنها در صورتی باقی می ماند که حلقه کنترل هوا-سوخت و اندازه گیری حفظ شود.

مشعل کم NOx برای کوره های صنعتی این مشعل با استفاده از احتراق مرحله‌ای همراه با گردش مجدد گاز دودکش، نوار اکسیژن مازاد 1-3 درصدی را که در بالا مورد بحث قرار گرفت را هدف قرار می‌دهد، NOx را کاهش می‌دهد در حالی که CO را در محدوده‌ها نگه می‌دارد و راندمان احتراق بالا را حفظ می‌کند. مشاهده محصول →

در مشعل‌های دوار کوره‌ای چند کاناله، این عملکردها به کانال‌های مجزا (سوخت هسته، هوای محوری، هوای چرخشی و هوای حمل‌ونقل) نگاشت می‌شوند، بنابراین اپراتورها به جای پذیرش هندسه ثابت، شعله را تغییر شکل می‌دهند. GENERALFLAME بیان می کند که مشعل قابل تنظیم ALVS ثبت اختراع آن قابلیت تنظیم را بهبود می بخشد و از دست دادن دقت تنظیم نازل در دمای بالا را کاهش می دهد، جزئیاتی که زمانی که کوره برای ماه ها بین خاموش شدن کار می کند اهمیت دارد.

چه کاهشی باید انتظار داشت، توسط سوخت و وظیفه

انتظارات واقع بینانه از شگفتی های دردناک تدارکات جلوگیری می کند. ارقام پشته مرتبه بزرگی (همیشه ابتدا مبنای مرجع O2 را تایید کنید):

• گاز طبیعی مشعل معمولی: معمولاً 150-300 mg/Nm³ هنگام دویدن با هوای اضافی زیاد.
• گاز طبیعی، مشعل کم NOx: معمولاً 60 تا 150 میلی‌گرم بر نیوتن متر مکعب و طرح‌های مجهز به چرخش مجدد می‌توانند به زیر 50 میلی‌گرم در نیوتن متر مکعب برسند.
• کوره های زغال سنگ یا پت کوک: نیتروژن متصل به سوخت تعادل را تغییر می دهد، بنابراین سهم مشعل از کاهش کل کمتر است - اغلب ده ها درصد - و کاهش انتخابی غیر کاتالیزوری (SNCR) معمولاً برای بستن شکاف باقی مانده اضافه می شود.

پیش گرم کردن هوا، فشار کوره، نوسانات بار و محتوای نیتروژن سوخت، همگی این اعداد را تغییر می دهند. به همین دلیل است که یک تامین کننده معتبر NOx را در برابر تجزیه و تحلیل سوخت تعریف شده، محدوده بار، دمای هوای احتراق و پایه O2 تضمین می کند - که در پشته شما اندازه گیری می شود، نه از بروشور آزمایشگاهی تولید می شود. برای طراحی کانال و تمرین کوک مخصوص کوره، راهنمای فنی مشعل کوره دوار کم NOx به عمق بیشتری می رود

تطبیق مشعل با کوره، کوره و سوخت شما

مشعل کم NOx ابتدا تجهیزات فرآیند و در مرحله دوم یک دستگاه انتشار است. همان وظیفه حرارتی اسمی در کوره سیمان، کلسینر اسپودومن و زباله سوز بسیار متفاوت عمل می کند، بنابراین کار با سازنده ای که از داده های مواد و فرآیند شما شروع می کند و نه تنها سوخت، سودمند است. برای مثال، فناوری حرارتی جیانگ سو جوفنگ (GENERALFLAME)، مشعل‌های کوره مخصوص فرآیند را برای کاربردهای لپیدولیت، اسپودومن، فرو نیکل، اکسید روی و گلوله توسعه می‌دهد و گزارش می‌دهد که به عنوان یک تامین‌کننده جهانی برای گروه ایمریس نام‌گذاری شده است - بررسی‌های خارجی که به همان اندازه کیفیت ساخت را نشان می‌دهد.

جایی که طراحی شعله بیشتر از انتشار گازهای گلخانه ای تصمیم می گیرد

• کوره های سیمان، آهک و گندله: شکل شعله بر تشکیل پوشش، نقاط داغ پوسته و کیفیت محصول به اندازه NOx حاکم است.
• تکلیس مواد خام لیتیوم: کوره‌های دوار لپیدولیت و اسپودومن برای تبدیل فاز کریستالی در حالی که در محدوده انتشار باقی می‌مانند، نیاز به کنترل دمای شعله و جو منظم دارند.
• متالورژی: کوره‌های فرو نیکل و اکسید روی مشعل‌ها را در معرض محفظه‌های پر از گرد و غبار و دمای بالا قرار می‌دهند که نازل‌های سفت و سخت و با تنظیم نامشخص را مجازات می‌کنند.
• آتش زدن زباله و زیست توده: نیتروژن سوخت بالا باعث می شود احتراق مرحله ای تفاوت بین گذراندن و شکست تست پشته را ایجاد کند.

مشعل کوره دوار GeneralFlame ALVS این مشعل چند کاناله ثبت اختراع با نازل قابل تنظیم لاوال و ژنراتور چرخشی با گام متغیر به اپراتورها این امکان را می‌دهد که هندسه شعله را در سرویس تغییر شکل دهند و برنامه‌های خاص فرآیند را از مواد لیتیوم به سیمان تطبیق دهند. مشاهده محصول →

برای انعطاف پذیری سوخت زودتر برنامه ریزی کنید

نیروگاه هایی که با گاز طبیعی شروع به کار می کنند، اغلب با افزایش قیمت انرژی برای سوزاندن زغال سنگ، نفت سنگین یا سوخت های جایگزین تحت فشار قرار می گیرند. مشعل‌های طراحی‌شده برای احتراق مشترک به شما این امکان را می‌دهند که تنظیمات شعله را به‌جای به خطر انداختن یک هندسه برای همه آنها مجدداً بهینه کنید - یک نیاز رایج در پروژه‌های جایگزینی زیست توده و ضایعات به ارزش.

مشعل کوره احتراق چند سوختی این مشعل که در ترکیبات گاز-نفت، گاز-زغال سنگ، گاز-زیست توده و گازوئیل-زغال سنگ موجود است، به کارخانه ها اجازه می دهد تا تنظیمات شعله را برای هر سوخت مجدداً بهینه کنند، زیرا قیمت انرژی تغییر می کند، یک گزینه کلیدی برای پروژه های جایگزینی زیست توده. مشاهده محصول →

چک لیست تدارکاتی که از پشیمانی جلوگیری می کند

این لیست را با هر تامین کننده نامزدی دنبال کنید. هر مورد به یک حالت خرابی که به طور مکرر در بهسازی‌ها دیده می‌شود، نگاشت می‌شود:

1. مبنای تضمین NOx را ثابت کنید: مرجع O2، تجزیه و تحلیل سوخت، محدوده بار و دمای هوای احتراق. ضمانت بدون اینها غیرقابل اجرا است.
2. هندسه شعله را در برابر کوره خود بررسی کنید: حرکت، طول و شکل باید با کوره و بستر مواد مطابقت داشته باشد، یا به سادگی NOx را با تشکیل حلقه و کاهش کیفیت معاوضه کنید.
3. بررسی عملکرد دور زدن: مشعل باید احتراق پایدار و کم NOx را در سراسر محدوده کاری خود حفظ کند، نه تنها در بار طراحی.
4. یکپارچه سازی کنترل طرح: رابط ها را با کنترل کوره و سیستم مدیریت مشعل خود، از جمله تریم O2 و قفل های ایمنی تأیید کنید.
5. اصرار بر راه اندازی با سوخت واقعی خود داشته باشید و اندازه گیری پشته، با مسئولیت تنظیم در قرارداد نوشته شده است.

رایج‌ترین اشتباهات خرید به روش دیگری انجام می‌شود: انتخاب داده‌های NOx آزمایشگاهی برای گاز تمیز زمانی که کارخانه سوخت حاوی نیتروژن می‌سوزاند، بزرگ کردن مشعل به گونه‌ای که هرگز به رژیم طراحی خود نرسد، یا نادیده گرفتن تنظیم سایت به دلیل زمان‌بندی فشرده. هر یک از اینها یک طراحی صدا را به یک نصب ناامیدکننده تبدیل می کند.

هنگامی که کنترل احتراق نیاز به SNCR پشت آن دارد

در حدود یا کمتر از 100 تا 150 میلی‌گرم بر نیوتن متر مربع، کنترل احتراق به تنهایی به ندرت شکاف را در کوره‌های سوخت جامد می‌بندد. احیای غیر کاتالیستی انتخابی، اوره یا آمونیاک را به گاز دودکش داخل یک پنجره دمایی تقریباً 850 تا 1050 درجه سانتیگراد تزریق می کند، جایی که معرف NOx را بدون کاتالیزور به نیتروژن و آب کاهش می دهد. راندمان حذف معمولاً بین 30 تا 70 درصد است و به شدت به میزان ثابت نگهداشتن پنجره دما و زمان ماند بستگی دارد.

اینجاست که مشعل و سیستم کاهش خرید جداگانه نیستند. یک شعله پایدار و به خوبی مرحله بندی، پنجره دما را در جایی که SNCR انتظار دارد نگه می دارد. یک شعله سرگردان مصرف معرف را بالا و بازده را کاهش می دهد. GENERALFLAME مدیریت احتراق کوره و سیستم های SNCR را به عنوان تحویل یکپارچه تامین می کند. پروژه SNCR denox برای کوره های دوار نشان می دهد که چگونه این دو فناوری در یک نصب زنده جفت می شوند. برای محدودیت‌های سخت‌تر، SCR آخرین مرحله پایین‌دستی باقی می‌ماند، با هزینه سرمایه به وضوح بالاتر.

مشعل کم NOx را به عنوان بخشی از فرآیند خود تلقی کنید، نه جزء لوازم جانبی آن. از سه عدد شروع کنید - NOx پشته فعلی، حد مجاز شما، و محتوای نیتروژن سوخت شما - و ترکیب مناسبی از طراحی مشعل، تنظیم و SNCR پایین دست معمولاً به سرعت آشکار می شود. تامین کنندگان با تجربه پروژه های خاص کوره می توانند شعله را قبل از اولین بازدید راه اندازی از قبل شکل دهند و این ارزان ترین کاهش NOx است که تا به حال خریداری کرده اید.