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              加熱爐燃燒器污染物排放分析助你打造綠色環境!

              時間:2021-09-15 16:26:59 點擊:711 次 來源:洛陽新普石化設備開發有限公司

                現有油田單井燃氣加熱爐大多為開發初期投用,考慮到室外全天運行所面臨的可靠性問題,一般不配備燃燒控制器、助燃風機、引風機等設備。燃燒器形式主要為自然引風擴散式,采取人工點火,沒有熄火保護,存在著一定的安全隱患;手動調節燃氣量和助燃空氣量,很難準確控制燃燒空燃比,極易造成加熱爐運行效率低下和排放性能不達標。那么該怎么判斷呢?下面小編將介紹加熱爐燃燒器污染物排放分析。

              加熱爐燃燒器

                分析加熱爐燃燒器污染物排放的方法:

                1、自然引風擴散式燃燒器氮氧化合物排放

                自然引風擴散式燃氣燃燒器的燃氣依靠自身的壓力經多個燃氣孔口,噴射到加熱爐爐膛,燃氣量由燃燒器前調節閥手動控制;助燃空氣依靠煙囪抽力,通過調節擋風板的開度控制。

                傳統的燃氣燃燒器氮氧化合物排放量大多都在300mg/m3左右,通過采用低過??諝庀禂颠\行是一種降低氮氧化合物生成量的簡單方法。優點是無需對燃燒裝置做結構改造,并有可能在降低氮氧化合物排放量的同時,提高加熱爐的運行效率。

                為了驗證該觀點,本文開展CFD模擬研究。模擬計算時,燃燒器模型構建為一根DN25mm管子,端部為9個直徑2mm的圓孔,熱功率50kW;加熱爐構建為直徑200mm的燃燒室,排煙口直徑為100mm。燃燒器頭部至排煙口距離為1000mm,且假定燃燒器頭部橫截面處空氣、燃氣速度均勻。模擬時,燃氣用純甲烷計算,燃氣溫度為27℃,管內燃氣流速為2.4m/s;環境溫度為20℃,空氣流速則根據不同過??諝庀禂涤嬎愕玫?。

                模型計算網格劃分時采用icem非結構網格,對燃燒器頭部局部加密。Fluent模擬計算時,采用基于壓力的分離求解器,設置重力工況與能量方程,選擇K-ε標準湍流模型、DO輻射傳熱模型和通用有限速率渦耗散模型,并開啟氮氧化合物生成模型選項。壓力和速度耦合采用SIMPLE算法與二階迎風格式。燃燒室壁面設置為恒溫(315K)狀態,排煙口環境為大氣。

                2、氮氧化合物排放模擬結果分析

                在不同過??諝庀禂迪氯紵r模擬計算后,對排煙口的CO和氮氧化合物排放量取平均值,并進行標準化處理,即折算為煙氣中氧氣體積分數為3.5%時的CO和氮氧化合物的排放量(單位為mg/m3)。

                從計算結果可以看出,過??諝庀禂禐?.1~1.5范圍內,減小過??諝庀禂悼梢詼p少氮氧化合物的排放,但CO排放量會增大。這與我們一般對氮氧化合物生成規律的認知有所區別,即減小過??諝庀禂惦m然提高了整體爐溫,卻減少了氮氧化物的排放。這是因為對于擴散式燃燒,減少助燃空氣量,減緩了燃氣與空氣的擴散混合速度,于是更多比例的燃氣在大于化學計量比下發生反應,從而降低了反應區的燃燒溫度,顯然這有助于氮氧化合物排放的減少。但與此同時,空氣的不足造成更嚴重的不完全燃燒。如果這些不完全燃燒產物能再次與一定量的空氣燃燒發生反應,可以大大減少CO的排放,這也是區域分級燃燒作為低氮燃燒技術的理論依據。遺憾的是擴散式燃燒器所需的助燃空氣依靠煙囪抽力引入,其動力有限,無法對助燃空氣分級控制,較難在一個燃燒器上形成不同空燃比的燃燒區域。

                以上就是小編對加熱爐燃燒器污染物排放分析,通過上述介紹可以知道對于擴散式燃燒器,通過優化擴散燃燒器噴嘴形式和結構尺寸,其排放只能為70mg/m3;增加濃淡區域的分級燃燒,其氮氧化物的排放也只能在60mg/m3左右,均不能滿足當前的排放要求。

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