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Das Prinzip des stickstoffarmen Brenners

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Taishan Kessel

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Aus der Perspektive des Mechanismus der NOx-Erzeugung konzentriert sich die NOx-Kontrolltechnologie von Öl-/Gaskesseln ebenfalls auf zwei Richtungen: Senkung der Verbrennungsflammentemperatur und Senkung des Sauerstoffgehalts. Daher ist eine wichtige Maßnahme zur Unterdrückung der NOx-Erzeugung beim Brenner anzusetzen. Was ist also ein stickstoffarmer Brenner? Was ist sein Prinzip?

Als stickstoffarmer Brenner wird ein Brenner bezeichnet, der bei der Verbrennung von Brennstoff wenig NOx emittiert. Herkömmliche Erdgaskesselbrenner emittieren in der Regel NOx um 120~150mg/m³. Die üblichen NOx-Emissionen von stickstoffarmen Brennern liegen bei 30~80mg/m³. NOx-Emissionen unter 30mg/m³ werden üblicherweise als Ultra-Low-Stickstoff-Brenner bezeichnet. Derzeit lassen sich stickstoffarme Brenner nach ihrem Prinzip grob in die folgenden Kategorien einteilen:

1) Stufenbrenner

Beim Stufenbrenner, der nach dem Prinzip der gestuften Verbrennung arbeitet, werden Brennstoff und Luft gemischt und stufenweise verbrannt. Da die Verbrennung vom theoretischen Äquivalenzverhältnis abweicht, kann die Produktion von Stickstoff reduziert werden.

2) Selbstzirkulationsbrenner

Zum einen wird die Druckhöhe der Verbrennungsluft genutzt, um einen Teil des Verbrennungsgases zurückzusaugen, in den Brenner zu leiten und mit der Luft zu vermischen und zu verbrennen. Durch die Rezirkulation des Rauchgases ist die Wärmekapazität des Verbrennungsrauchgases groß, die Verbrennungstemperatur wird gesenkt und der NOx-Wert verringert.

Eine andere Art von Selbstzirkulationsbrenner besteht darin, einen Teil des Rauchgases direkt im Brenner zu rezirkulieren und dem Verbrennungsprozess zuzuführen. Diese Art von Brenner hat den doppelten Effekt der Unterdrückung von Stickoxiden und der Energieeinsparung.

3) Konzentrationsbrenner

Das Prinzip besteht darin, dass ein Teil des Brennstoffs reichlich und der andere Teil leicht verbrannt wird, die Luftmenge aber insgesamt gleich bleibt. Da beide Teile unter abweichendem stöchiometrischen Verhältnis verbrannt werden, ist der NOx-Wert sehr niedrig. Diese Art der Verbrennung wird auch als abweichende Verbrennung oder nicht-stöchiometrische Verbrennung bezeichnet.

4) Brenner mit geteilter Flamme

Das Prinzip besteht darin, eine Flamme in mehrere kleine Flammen zu unterteilen. Aufgrund der großen Wärmeabgabefläche der kleinen Flammen ist die Flammentemperatur niedriger, was die "thermische Reaktion NO" reduziert. Darüber hinaus verkürzt die kleine Flamme die Verweilzeit von Sauerstoff, Stickstoff und anderen Gasen in der Flamme und hat eine signifikante hemmende Wirkung auf "thermisches Reaktions-NO" und "Brennstoff-NO".

5) Brenner mit Mischförderung

Die Verweilzeit des Rauchgases in der Hochtemperaturzone ist einer der Hauptfaktoren, die die Menge des erzeugten NOx beeinflussen. Verbessern Sie die Vermischung von Verbrennung und Luft, wodurch die Dicke der Flammenoberfläche reduziert werden kann. Unter der Bedingung, dass die Verbrennungslast unverändert bleibt, hat das Rauchgas an der Flammenoberfläche eine hohe Temperatur. Die Verweilzeit in der Zone wird verkürzt, wodurch die Menge der erzeugten NOx reduziert wird. Der mischungsfördernde Brenner ist nach diesem Prinzip aufgebaut.

6) Stickstoffarmer Vorbrennkammerbrenner

Die Vorbrennkammer ist eine hocheffiziente, stickstoffarme gestufte Verbrennungstechnologie, die in den letzten 10 Jahren in meinem Land entwickelt und erforscht wurde. Die Vorbrennkammer besteht im Allgemeinen aus Primärluft (oder Sekundärluft) und einem Brennstoffeinspritzsystem. Der Brennstoff und die Primärluft werden schnell vermischt. In der Primärverbrennungszone der Vorbrennkammer bildet sich ein brennstoffreiches Gemisch. Aufgrund des Sauerstoffmangels wird nur ein Teil des Kraftstoffs verbrannt. Der Kraftstoff setzt in der primären Flammenzone, in der der Sauerstoff mager und die Flammentemperatur niedriger ist, flüchtige Bestandteile frei, wodurch die Entstehung von NOx reduziert wird.

Jede Technologie zur stickstoffarmen Verbrennung ist im Wesentlichen eine Technologie zur Steuerung des Verbrennungsprozesses. Nach den 20 Jahren Erfahrung im Einsatz von stickstoffarmen Brennern in europäischen und amerikanischen Ländern reicht es nicht aus, den Brenner zu ersetzen oder zu modifizieren, wenn Industriekessel eine wirklich kontinuierliche und zuverlässige stickstoffarme Verbrennung erreichen wollen. Es ist auch notwendig, das Verbrennungssteuerungsgerät aufzurüsten, wie z. B. die Installation einer "rechtzeitigen Steuerung". "Verbrennungssteuerungsgerät".