Horák s nízkym obsahom NOx: Ako to funguje, výkon redukcie NOx a tipy na výber

Ak obnova povolenia práve posunula limit NOx na vašej peci alebo peci na 100 – 150 mg/Nm³ a horák v prevádzke bol špecifikovaný pred desaťročím alebo viac, nákladovo najefektívnejšia korekcia zvyčajne začína na samotnom horáku – nie s väčším systémom na úpravu plynu priskrutkovaným za ním.

Krátka verzia: horák s nízkym obsahom NOx zabraňuje tvorbe oxidov dusíka vo vnútri plameňa namiesto toho, aby ich následne vydrhol. Riadením toho, ako sa palivo a vzduch miešajú, udržuje maximálnu teplotu plameňa a miestny prebytok kyslíka pod podmienkami, ktoré vytvárajú NOx – zvyčajne znižuje emisie o 30 – 60 % na plynových zariadeniach a zmenšuje každý ďalší stupeň znižovania emisií. Vo zvyšku tohto článku je vysvetlené, ako návrh funguje, aké zníženie očakávať od rôznych palív a čo je potrebné skontrolovať pred podpisom kúpnej zmluvy.

Čo skutočne riadi horák s nízkym obsahom NOx

NOx v priemyselných spalinách sa tvorí tromi cestami a kompetentná konštrukcia horáka sa zameriava na každú z nich inak:

• Tepelné NOx vzniká, keď atmosférický dusík oxiduje pri vysokej teplote plameňa – výrazne nad približne 1 300 °C a nad touto teplotou prudko stúpa. Dominuje na čistých palivách, ako je zemný plyn.
• Palivo NOx pochádza z dusíka chemicky viazaného v palive. Keď spálite uhlie, petrolej, ťažký olej alebo odpady s obsahom dusíka, dusík viazaný na palivo môže dodávať väčšinu celkových NOx.
• Vyzvať NOx tvorí sa v plameňoch bohatých na palivo a je menším prispievateľom vo väčšine priemyselných systémov.

Konštrukčná úloha má teda dve polovice: znížiť maximálnu teplotu plameňa a čas, ktorý tam plyny strávia, a udržať palivo obsahujúce dusík mimo horúcich zón bohatých na kyslík dostatočne dlho na to, aby sa rozložilo to, čo sa už vytvorilo.

Ako dizajn znižuje NOx

Väčšina komerčných horákov s nízkym obsahom NOx kombinuje tri techniky v rôznych pomeroch. Žiadna z nich nie je exotická; inžinierstvo spočíva v ich vyvážení voči stabilite plameňa, prenosu tepla a geometrii, ktorú vaša pec skutočne ponúka.

Stupňovité spaľovanie vzduchu

Namiesto zmiešania všetkého spaľovacieho vzduchu s palivom naraz horák dodáva riadený deficit vzduchu do primárnej zóny a zvyšok pridáva po prúde. Primárny plameň beží bohatý na palivo, obmedzuje špičkovú teplotu a znižuje tepelné NOx kyslíka; zóna horenia dokončuje spaľovanie pozdĺž nižšieho, plochejšieho profilu. Viditeľným výsledkom je o niečo dlhší, mäkší plameň – preto musí geometria plameňa zodpovedať peci.

Stupňovanie paliva a vnútorná recirkulácia

V konštrukciách s postupným spaľovaním paliva sa časť paliva vstrekuje po prúde od hlavného plameňa, čím sa vytvorí redukčná zóna, ktorá rozkladá NOx už vytvorené pred zónou konečného vyhorenia. Mnoho horákov pecí tiež strháva horúce spaliny do koreňa plameňa – vnútorná recirkulácia – ktorá riedi kyslík a ďalej znižuje maximálnu teplotu bez vonkajšieho potrubia.

Znížte prebytočný vzduch, držte sa disciplinovane

Prebytočný kyslík je surovinou pre tepelné NOx. Bežné nastavenia často bežia na 5 % alebo viac O2 v peci; vyladený systém s nízkymi emisiami NOx sa zameriava na pásmo 1–3 %, pričom CO udržuje v medziach. Táto rezerva je skutočnými peniazmi a skutočnými NOx, ale platí len vtedy, ak je zachovaná regulačná slučka vzduch-palivo a meranie.

Horák s nízkym obsahom NOx pre priemyselné pece Pomocou stupňovitého spaľovania s recirkuláciou spalín sa tento horák zameriava na 1-3 % prebytok kyslíkového pásma, o ktorom sme hovorili vyššie, čím znižuje NOx, pričom CO udržuje v medziach a zachováva vysokú účinnosť spaľovania. Zobraziť produkt →

Na horákoch viackanálových rotačných pecí sa tieto funkcie mapujú do samostatných kanálov – jadrové palivo, axiálny vzduch, vírivý vzduch a transportný vzduch – takže operátori prestavujú plameň v prevádzke namiesto toho, aby akceptovali pevnú geometriu. GENERALFLAME uvádza, že jeho patentovaný nastaviteľný horák ALVS zlepšuje nastaviteľnosť a znižuje stratu presnosti nastavenia trysky pri vysokej teplote, čo je detail, na ktorom záleží, keď pec beží niekoľko mesiacov medzi odstávkami.

Aké zníženie možno očakávať podľa paliva a cla

Realistické očakávania zabraňujú bolestivým prekvapeniam pri obstarávaní. Poradové čísla zásobníka (najskôr vždy potvrďte referenčný základ O2):

• Zemný plyn, konvenčný horák: bežne 150–300 mg/Nm³ pri prevádzke s veľkým prebytkom vzduchu.
• Zemný plyn, horák s nízkym obsahom NOx: typicky 60 – 150 mg/Nm³ a konštrukcie vybavené recirkuláciou môžu dosiahnuť menej ako 50 mg/Nm³ pri výhodných zaťaženiach.
• Uhoľné alebo petkoksové pece: dusík viazaný na palivo posúva rovnováhu, takže podiel horáka na celkovej redukcii je menší – často desiatky percent – a zvyčajne sa pridáva selektívna nekatalytická redukcia (SNCR), aby sa uzavrela zostávajúca medzera.

Predhrievanie vzduchu, tlak v peci, kolísanie zaťaženia a obsah dusíka v palive, to všetko posúva tieto čísla. To je dôvod, prečo dôveryhodný dodávateľ garantuje NOx na základe definovanej analýzy paliva, rozsahu zaťaženia, teploty spaľovacieho vzduchu a základne O2 – merané na vašom komíne, nie sú reprodukované z laboratórnej brožúry. Pre špecifický dizajn kanálov pre pec a prax ladenia, Technická príručka pre rotačné pecové horáky s nízkym obsahom NOx ide do väčšej hĺbky.

Prispôsobenie horáka vašej peci, peci a palivu

Horák s nízkym obsahom NOx je najskôr procesným zariadením a až potom emisným zariadením. Rovnaký nominálny tepelný výkon sa správa veľmi odlišne v cementárskej peci, spodumenovej kalcinátore a spaľovni nebezpečného odpadu, takže sa oplatí spolupracovať s výrobcom, ktorý začína od vašich údajov o materiáli a procese, a nie od samotného vstupu paliva. Jiangsu Jufeng Thermal Technology (GENERALFLAME) napríklad vyvíja procesne špecifické pecné horáky pre lepidolit, spodumen, feronikel, oxid zinočnatý a pelety a uvádza, že bola vymenovaná za globálneho dodávateľa pre skupinu Imerys – externá kontrola, ktorá odráža pochopenie procesu rovnako ako kvalitu zostavy.

Kde dizajn plameňa rozhoduje viac ako emisie

• Cementové, vápenné a peletové pece: tvar plameňa riadi tvorbu povlaku, horúce miesta škrupiny a kvalitu produktu rovnako ako NOx.
• Kalcinácia lítiovej suroviny: Lepidolitové a spoduménové rotačné pece potrebujú na transformáciu kryštálovej fázy disciplinovanú reguláciu teploty plameňa a atmosféry, pričom zostávajú v rámci emisných limitov.
• Metalurgia: feroniklové a zinočnaté pece vystavujú horáky prachom zaťaženým komorám s vysokou teplotou, ktoré trestajú tuhé, nepresne nastavené trysky.
• Spaľovanie odpadu a biomasy: vysoký obsah dusíka v palive robí z postupného spaľovania rozdiel medzi úspešným a neúspešným testom komína.

Rotačný horák GeneralFlame ALVS Tento patentovaný viackanálový horák s nastaviteľnou dýzou Laval a generátorom vírenia s premenlivým stúpaním umožňuje operátorom pretvárať geometriu plameňa v prevádzke a prispôsobovať aplikácie špecifické pre procesy od lítiových materiálov po cement. Zobraziť produkt →

Naplánujte si včas flexibilitu paliva

Elektrárne, ktoré začínajú na zemný plyn, často čelia tlaku na spaľovanie uhlia, ťažkého oleja alebo alternatívnych palív, keďže ceny energie sa pohybujú. Horáky navrhnuté na spoločné spaľovanie vám umožňujú znovu optimalizovať nastavenia plameňa na palivo namiesto toho, aby ste museli ohroziť jednu geometriu pre všetky z nich – čo je čoraz bežnejšia požiadavka v projektoch nahrádzania biomasy a zhodnocovania odpadu.

Viacpalivový horák na spoluspaľovanie Tento horák je dostupný v kombináciách plyn-olej, plyn-uhlie, plyn-biomasa a nafta-uhlie a umožňuje závodom znovu optimalizovať nastavenie plameňa na palivo, keď sa menia ceny energie, čo je kľúčová možnosť pre projekty nahrádzania biomasy. Zobraziť produkt →

Kontrolný zoznam obstarávania, ktorý zabráni ľútosti

Prejdite si tento zoznam s akýmkoľvek kandidátskym dodávateľom; každá položka sa priraďuje k poruchovému režimu, ktorý sa opakovane vyskytuje pri dodatočnej montáži:

1. Opravte základ záruky NOx: Referencia O2, analýza paliva, rozsah zaťaženia a teplota spaľovacieho vzduchu. Bez nich je záruka nevymáhateľná.
2. Overte geometriu plameňa oproti vašej peci: hybnosť, dĺžka a tvar musia vyhovovať peci a lôžku materiálu, alebo jednoducho vymeníte NOx za tvorbu prstencov a straty kvality.
3. Skontrolujte výkon pri odmlke: horák musí udržiavať stabilné spaľovanie s nízkym obsahom NOx v celom svojom prevádzkovom rozsahu, nielen pri projektovanom zaťažení.
4. Integrácia riadenia plánu: potvrďte rozhrania s ovládaním vašej pece a systémom riadenia horáka, vrátane úpravy O2 a bezpečnostných blokovaní.
5. Trvajte na uvedení do prevádzky s vaším skutočným palivom a meranie zásobníka, pričom zodpovednosť za ladenie je zapísaná v zmluve.

Najčastejšie chyby pri nákupe prebiehajú opačne: výber na laboratórnych údajoch o NOx pre čistý plyn, keď zariadenie spaľuje palivo obsahujúce dusík, predimenzovanie horáka, aby nikdy nedosiahol svoj konštrukčný režim, alebo vynechanie ladenia lokality, pretože harmonogram je napätý. Každý z nich premení zvukový dizajn na neuspokojivú inštaláciu.

Keď riadenie spaľovania potrebuje SNCR za tým

Okolo alebo pod hranicou 100 – 150 mg/Nm³ samotná regulácia spaľovania zriedkavo zaplní medzeru v peciach na tuhé palivo. Selektívna nekatalytická redukcia vstrekuje močovinu alebo amoniak do spalín v teplotnom okne približne 850 – 1 050 °C, kde činidlo redukuje NOx na dusík a vodu bez katalyzátora. Účinnosť odstraňovania sa zvyčajne pohybuje medzi 30 % a 70 % a veľmi závisí od toho, ako stabilne sa udržiava teplotné okno a doba zdržania.

Tu horák a znižovací systém prestávajú byť samostatnými nákupmi. Stabilný, dobre usporiadaný plameň udržuje teplotné okno tam, kde ho SNCR dýzy očakávajú; putujúci plameň zvyšuje spotrebu činidla a znižuje účinnosť. GENERALFLAME dodáva riadenie spaľovania v peci a systémy SNCR ako integrované dodávky – jeho Projekt SNCR denox pre rotačné pece ukazuje, ako sú tieto dve technológie spárované na živej inštalácii. V prípade ešte prísnejších limitov zostáva SCR posledným krokom smerom nadol s jasne vyššími kapitálovými nákladmi.

Zaobchádzajte s horákom s nízkym obsahom NOx ako so súčasťou vášho procesu, nie ako s jeho doplnkom. Začnite od troch čísel – váš aktuálny komínový NOx, váš povolený limit a váš obsah dusíka v palive – a správna kombinácia konštrukcie horáka, ladenia a následného SNCR sa zvyčajne rýchlo ukáže. Dodávatelia so skúsenosťami s projektmi špecifickými pre pec môžu vopred vytvarovať plameň pred prvou návštevou pri uvedení do prevádzky, a to je najlacnejšia redukcia NOx, akú kedy kúpite.