三种能达成低NOx排放的燃烧方式比较

三种能达成低NOx排放的燃烧方式比较郑柏清，尹显录，马学峰（广州迪森家用锅炉制造有限公司）摘要：为了达成低NOx排放，目前有三种燃烧方式，即：浓淡燃烧、水冷燃烧、全预混燃烧。关键词：NOx；浓淡燃烧；水冷燃烧；全预混燃烧1引言燃气燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO及NO2，统称为NOx。NO能使人中枢神经麻痹并导致窒息死亡，N2O会造成哮喘和肺水肿，破坏人的心、肺、肾及造血组织的功能丧失，其毒性比NO更强。无论NO、NO2或N2O，在空气中的最高允许浓度为5mg/m3。浓度（ppm)影响1.0闻到臭味5.0闻到很强烈的臭味10~15眼、鼻、呼吸道受到强烈刺激501分钟内人体呼吸异常，鼻受到刺激803~5分钟引起胸痛100~150人在30~60分钟就会因肺水肿死亡200以上人瞬间死亡本文就壁挂炉就采用不同的燃烧方式，排放物中的NOx中的生成机理进行了分析。2浓淡燃烧浓淡燃烧技术是低NOx燃烧技术之一，为了抑制氮氧化物的生成，它将火焰分为两种，一种是燃气在较浓的条件下燃烧的浓火焰，另一种是在燃气较淡的条件下的淡火焰。浓火焰燃烧形成为部分预混式燃烧，淡火焰燃烧形式为全预混式燃烧。较部分预混燃烧相比，全预混燃烧温度场分布更均匀，一次空气系数足够大的全预混燃烧反应温度低，消除了局部高温，破坏了温度型氮氧化物生成的条件，从而使氮氧化物的生成受到抑制。同时全预混燃烧的火焰较短，燃烧过的烟气扩散到浓焰燃烧区内，使浓火焰的二次燃烧的氧气浓度降低，导致火焰温度较低，较低的燃烧温度和较小氧气浓度，导致浓火焰生成的氮氧化物也受到抑制。现以美的24kW浓淡燃烧热水器为例，分析其NOx的含量及热工性能：类别NOx排放量(α=1）CO排放量(α=1）热效率（温升40K)浓淡燃烧(24kW)25PPm38PPm91%NOx排放量符合GB6932-2001中的5级标准，热效率达到2级能效标准3水冷燃烧水冷燃烧采用直立式结构，相对于水平式普通大气式燃烧器，可燃混气从下部向上流动，直至火孔口被点燃，其流动方向变化不大，燃烧器的流动阻力小，易获得较大的一次空气系数。水冷燃烧器火孔面积是普通大气式燃烧器的5倍以上，喷嘴直径缩小30%以上，因此也获得了较大的一次空气系数，达到1.6~1.8。根据理论分析，一次空气系数加大，空气量的增加导致燃烧温度急剧下降，有效地抑制了NOx的生成。现以迪森18kW水冷燃烧冷凝壁挂炉为例，分析其NOx的含量及热工性能：类别NOx排放量(α=1）CO排放量(α=1）热效率（60/80)热效率（30/50)水冷燃烧(18kW)10.5mg/m358PPm96.1%105.3%NOx排放量符合GB25034-2010中的5级标准，热效率达到1级能效标准4全预混燃烧全预混燃烧，顾名思义就是：将燃烧所需空气全部混入燃气再进行燃烧。其特点是：①燃烧速度快，火焰很短甚至看不出。②容积热强度高，100~2000x106kJ/m3.h。③空气过剩系数小（α=1.05~1.10），燃烧温度高。④燃气与空气全预混，火焰传播能力强，但由于温度高，容易回火。⑤热效率高，40%的燃烧热以辐射传热。燃烧器的形式有：陶瓷板红外线燃烧器、金属纤维全预混燃烧器、金属板式全预混燃烧器。现以迪森32kW全预混冷凝壁挂炉为例，分析其NOx的含量及热工性能：类别NOx排放量(α=1）CO排放量(α=1）热效率（60/80)热效率（30/50)全预混燃烧(32kW)36.25mg/m394PPm96%103.7%NOx排放量符合GB25034-2010中的5级标准，热效率达到1级能效标准5结论以上三种燃烧方式均能达成低NOx排放，但又各有特点类别NOx排放量成本工艺性寿命浓淡燃烧多中中等中水冷燃烧少低简易长全预混燃烧中高复杂短综合各种因素，为了达成低NOx排放，采用水冷燃烧的方式是一种不错的选择。参考文献：［1］张宁，黎彦民，徐麦建．水冷燃烧器在二级换热冷凝壁挂炉的应用研究．中国土木工程学会．燃气分会．应用专业委员会．2015年年会论文集．［2］张成毅．浓淡燃烧低NOx生成机理及模拟研究．华中科技大学毕业生论文．