Matala NOx -poltin: miten se toimii, NOx-vähennysteho ja valintavinkit

Jos luvan uusiminen on juuri pudonnut uunin tai uunin NOx-rajan 100–150 mg/Nm³:iin ja käytössä oleva poltin on määritelty vuosikymmeniä tai enemmänkin sitten, kustannustehokkain korjaus alkaa yleensä itse polttimesta – ei suuremmalla kaasunkäsittelyjärjestelmällä, joka on pultattu alavirtaan.

Lyhyt versio: NOx-poltin estää typen oksidien muodostumisen liekin sisällä sen sijaan, että hankaisi ne pois jälkikäteen. Hallitsemalla polttoaineen ja ilman sekoittumista se pitää liekin huippulämpötilan ja paikallisen happiylimäärän NOx:tä synnyttävien olosuhteiden alapuolella – tyypillisesti vähentää päästöjä 30–60 % kaasukäyttöisissä laitteissa ja kutistaa jokaista loppuvaihetta. Tämän artikkelin loppuosassa kerrotaan, kuinka suunnittelu toimii, mitä vähennyksiä eri polttoaineilta odotetaan ja mitä tulee tarkistaa ennen ostosopimuksen allekirjoittamista.

Mitä vähän NOx-poltin itse asiassa hallitsee

Teollisuuden savukaasujen NOx muodostuu kolmea reittiä, ja pätevä poltinsuunnittelu kohdistaa kullekin eri tavalla:

• Lämpö NOx muodostuu, kun ilmakehän typpi hapettuu korkeassa liekin lämpötilassa – merkittävää noin 1 300 °C:n yläpuolella ja nousee jyrkästi sen yli. Se hallitsee puhtaita polttoaineita, kuten maakaasua.
• Polttoaine NOx tulee polttoaineeseen kemiallisesti sitoutuneesta typestä. Kun poltat hiiltä, ​​petroksia, raskasta öljyä tai typpeä sisältävää jätettä, polttoaineeseen sitoutunut typpi voi toimittaa suurimman osan NOx:n kokonaismäärästä.
• Kysy NOx muodostuu polttoainerikkaissa liekkirintamissa ja on vähäinen tekijä useimmissa teollisuusjärjestelmissä.

Suunnittelutehtävässä on siis kaksi puoliskoa: alenna liekin huippulämpötilaa ja kaasujen siellä viettämää aikaa sekä pidä typpeä sisältävä polttoaine poissa happirikkaista kuumista vyöhykkeistä riittävän pitkään hajottaakseen jo muodostuneen.

Kuinka muotoilu pitää typen oksidit alhaalla

Useimmat kaupalliset vähän NOx-polttimet yhdistävät kolme tekniikkaa eri suhteissa. Yksikään niistä ei ole eksoottinen; Suunnittelu perustuu niiden tasapainottamiseen liekin vakautta, lämmönsiirtoa ja uunisi todellista geometriaa vastaan.

Porrastettu ilmanpoltto

Sen sijaan, että se sekoittaisi kaiken palamisilman polttoaineeseen kerralla, poltin syöttää kontrolloidun ilmanvajeen ensisijaiseen vyöhykkeeseen ja lisää loput alavirtaan. Ensisijainen liekki toimii runsaasti polttoainetta, rajoittaen huippulämpötilan ja nälkään termisen hapen NOx:n; burnout-vyöhyke täydentää palamisen alemmalla, tasaisemmalla profiililla. Näkyvä tulos on hieman pidempi, pehmeämpi liekki – minkä vuoksi liekin geometrian on vastattava uunia.

Polttoaineen vaiheistus ja sisäinen kierrätys

Polttoainevaiheisissa malleissa osa polttoaineesta ruiskutetaan alavirtaan pääliekistä, jolloin muodostuu pelkistysvyöhyke, joka hajottaa jo ennen lopullista palamisvyöhykettä muodostuneen NOx:n. Monet uunipolttimet kuljettavat myös kuumaa savukaasua liekin juureen – sisäiseen kierrätykseen – mikä laimentaa happea ja alentaa huippulämpötilaa entisestään ilman ulkoista kanavaa.

Vähennä ylimääräistä ilmaa, pidetään kurina

Ylimääräinen happi on termisen NOx:n raaka-ainetta. Perinteiset asetukset toimivat usein 5 % tai enemmän O2:lla uunissa; viritetty matala-NOx-järjestelmä tavoittelee 1–3 %:n aluetta pitäen samalla hiilidioksidin rajoissa. Tämä marginaali on oikeaa rahaa ja todellista NOx:ta, mutta se pätee vain, jos ilma-polttoaine-säätösilmukka ja mittaus säilyvät.

Matala NOx -poltin teollisuusuuneihin Tämä poltin käyttää vaiheittaista polttoa savukaasujen kierrätyksellä ja kohdistaa 1-3 %:n ylihappivyöhykkeen, josta on keskusteltu edellä, leikkaamalla NOx:n pitäen samalla CO:n rajoissa ja ylläpitäen korkean palamistehokkuuden. Näytä tuote →

Monikanavaisissa kiertouunipolttimissa nämä toiminnot kartoitetaan erillisiin kanaviin – ydinpolttoaine, aksiaalinen ilma, pyörreilma ja kuljetusilma – joten käyttäjät muotoilevat liekin uudelleen käytössä sen sijaan, että hyväksyisivät kiinteän geometrian. GENERALFLAME toteaa, että sen patentoitu ALVS-säädettävä poltin parantaa säädettävyyttä ja vähentää suuttimen säätötarkkuuden menetystä korkeassa lämpötilassa, mikä on tärkeä yksityiskohta, kun uuni on käynnissä kuukausien sammutusten välillä.

Mitä odotettavissa olevaa vähennystä polttoaineen ja tullin mukaan

Realistiset odotukset estävät kipeät hankintayllätykset. Suuruusjärjestyksen pinoluvut (vahvista aina ensin O2-viiteperuste):

• Maakaasu, perinteinen poltin: yleensä 150–300 mg/Nm³ ajettaessa runsaalla ylimääräisellä ilmalla.
• Maakaasu, vähän NOx poltin: tyypillisesti 60–150 mg/Nm³, ja kierrätyksellä varustetuissa malleissa voidaan edullisissa tehtävissä saavuttaa alle 50 mg/Nm³.
• Hiili- tai petkoksaaliuunit: polttoaineeseen sidottu typpi siirtää tasapainoa, joten polttimen osuus kokonaispelkistymisestä on pienempi – usein kymmeniä prosentteja – ja yleensä lisätään valikoivaa ei-katalyyttistä pelkistystä (SNCR) jäljellä olevan aukon sulkemiseksi.

Ilman esilämmitys, uunin paine, kuorman heilahtelut ja polttoaineen typpipitoisuus muuttavat näitä lukuja. Siksi uskottava toimittaja takaa NOx:n määritellyn polttoaineanalyysin, kuormitusalueen, palamisilman lämpötilan ja O2-perustaisen suhteen – mitattuna pinossasi, ei laboratorioesitteestä. Uunikohtaista kanavasuunnittelua ja virityskäytäntöä varten alhainen NOx -kiertouunipoltin tekninen opas menee syvemmälle.

Polttimen yhdistäminen uuniin, uuniin ja polttoaineeseen

Matala NOx -poltin on ensin prosessilaitteisto ja toiseksi päästölaite. Sama nimellislämpöteho käyttäytyy hyvin eri tavalla sementtiuunissa, spodumeenipolttolaitoksessa ja vaarallisten jätteiden polttolaitoksessa, joten kannattaa työskennellä sellaisen valmistajan kanssa, joka lähtee materiaali- ja prosessitiedoistasi pelkän polttoaineen syöttämisen sijaan. Esimerkiksi Jiangsu Jufeng Thermal Technology (GENERALFLAME) kehittää prosessikohtaisia ​​uunipolttimia lepidoliitti-, spodumeeni-, ferronikkeli-, sinkkioksidi- ja pellettisovelluksiin ja raportoi, että se on nimetty Imerys Groupin maailmanlaajuiseksi toimittajaksi – ulkoinen valvonta, joka heijastaa prosessin ymmärrystä yhtä paljon kuin rakentamisen laatua.

Missä liekin suunnittelu ratkaisee enemmän kuin päästöt

• Sementti-, kalkki- ja pellettiuunit: liekin muoto säätelee pinnoitteen kertymistä, kuoren kuumia kohtia ja tuotteen laatua yhtä paljon kuin NOx.
• Litiumaaka-aineen kalsinointi: Lepidoliitti- ja spodumeenikiertouunit tarvitsevat kurinalaisen liekin lämpötilan ja ilmakehän säädön kidefaasimuunnoksen saavuttamiseksi päästörajojen sisällä.
• Metallurgia: ferronikkeli- ja sinkkioksidiuunit altistavat polttimet pölyisille, korkean lämpötilan kammioille, jotka rankaisevat jäykkiä, epätarkasti säädettyjä suuttimia.
• Jätteen ja biomassan poltto: korkea polttoaineen typpipitoisuus tekee vaiheittaisesta palamisesta eron pinotestien läpäisyn ja epäonnistumisen välillä.

GeneralFlame ALVS pyörivä poltin Tämä patentoitu monikanavapoltin, jossa on säädettävä Laval-suutin ja säädettävä pyörregeneraattori, antaa käyttäjille mahdollisuuden muokata liekin geometriaa käytössä ja sovittaa prosessikohtaisiin sovelluksiin litiummateriaaleista sementtiin. Näytä tuote →

Suunnittele polttoainejoustavuus ajoissa

Maakaasulla käynnistyvät laitokset kohtaavat usein paineita polttaa hiiltä, raskasta öljyä tai vaihtoehtoisia polttoaineita energian hintojen muuttuessa. Yhteispolttoon suunniteltujen polttimien avulla voit optimoida liekin asetukset polttoainetta kohden sen sijaan, että vaarantaisit yhden geometrian kaikille niille – yhä yleisempi vaatimus biomassan korvaamisessa ja jätteestä arvoon perustuvissa projekteissa.

Monipolttoaineinen rinnakkaispolttouuni Saatavana kaasu-öljy-, kaasu-hiili-, kaasu-biomassa- ja diesel-hiiliyhdistelmissä, tämä poltin antaa laitoksille mahdollisuuden optimoida liekin asetukset polttoainetta kohti energian hintojen muuttuessa, mikä on keskeinen vaihtoehto biomassan korvausprojekteissa. Näytä tuote →

Hankintojen tarkistuslista, joka ehkäisee katumusta

Käy läpi tämä luettelo minkä tahansa ehdokastoimittajan kanssa; jokainen tuote liittyy vikatilaan, joka näkyy toistuvasti jälkiasennuksissa:

1. Korjaa NOx-takuun peruste: O2-viitearvo, polttoaineanalyysi, kuormitusalue ja palamisilman lämpötila. Ilman näitä takuuta ei voida panna täytäntöön.
2. Tarkista liekin geometria uunia vasten: vauhdin, pituuden ja muodon tulee sopia uuniin ja materiaalipohjaan, tai voit yksinkertaisesti vaihtaa NOx:t renkaan muodostukseen ja laadun heikkenemiseen.
3. Tarkista huoneen yökuntoon laitto: polttimen on säilytettävä vakaa, vähän NOx-päästöjä aiheuttava palaminen koko toiminta-alueellaan, ei vain mitoituskuormalla.
4. Suunnittele ohjauksen integrointi: varmista liitännät uunin ohjaus- ja polttimen hallintajärjestelmääsi, mukaan lukien O2-säädöt ja turvalukot.
5. Vaadi käyttöönottoa todellisella polttoaineellasi ja pinon mittaus, viritysvastuu kirjoitettuna sopimukseen.

Yleisimmät ostovirheet menevät toisin päin: laboratorion NOx-tietojen valinta puhtaalle kaasulle, kun laitos polttaa typpeä sisältävää polttoainetta, polttimen ylimitoitus niin, ettei se koskaan saavuta suunnittelutilaa, tai paikan virityksen väliin tiukan aikataulun vuoksi. Jokainen näistä tekee äänisuunnittelusta pettymyksen installaation.

Kun palamisen hallinta tarvitsee SNCR:n takanaan

100–150 mg/Nm³-merkin läheisyydessä tai sen alapuolella, pelkkä palamisen säätö harvoin sulkee eroa kiinteän polttoaineen uuneissa. Selektiivinen ei-katalyyttinen pelkistys ruiskuttaa ureaa tai ammoniakkia savukaasuihin noin 850–1050 °C:n lämpötilaikkunan sisällä, jossa reagenssi pelkistää NOx:t typeksi ja vedeksi ilman katalyyttiä. Poistotehokkuus on tyypillisesti 30 % ja 70 % välillä, ja se riippuu suuresti siitä, kuinka tasaisesti lämpötilaikkuna ja viipymäaika pidetään.

Tällöin poltin ja päästöjen vähentämisjärjestelmä lakkaavat olemasta erillisiä ostoja. Vakaa, hyvin kohdistettu liekki pitää lämpötilaikkunan siellä, missä SNCR-lanssit sitä odottavat; vaeltava liekki lisää reagenssin kulutusta ja laskee tehokkuutta. GENERALFLAME toimittaa uunin poltonhallinta- ja SNCR-järjestelmiä integroituina toimituksina – sen SNCR denox -projekti kiertouuneille näyttää kuinka nämä kaksi tekniikkaa yhdistetään live-asennuksessa. Vielä tiukemmissa limiiteissä SCR on edelleen loppupään viimeinen vaihe selvästi korkeammilla pääomakustannuksilla.

Käsittele vähän NOx-poltinta osana prosessiasi, älä sen lisävarusteena. Aloita kolmesta numerosta – nykyinen pinon NOx, luparaja ja polttoaineen typpipitoisuus – ja oikea yhdistelmä polttimen suunnittelua, viritystä ja loppupään SNCR:ää tulee yleensä ilmeiseksi nopeasti. Toimittajat, joilla on uunikohtaista projektikokemusta, voivat esimuotoilla liekin ennen ensimmäistä käyttöönottokäyntiä, ja se on halvin NOx-vähennys, jonka ostat.