平板式预混燃烧器的污染物排放特性实验的研究.pdfVIP

中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2012年年会论文集 平板式预混燃烧器的污染物排放特性实验研究 刘风国1，尤学一2，王启3，刘文博4 (1．天津城市建设学院能源与安全工程学院；2．天津大学环境科学与工程学院； 3．中国市政工程华北设计研究总院；4．国家燃气用具质量监督检验中心) 摘要：以预混燃烧理论为基础，利用多引射器混合结构实现燃气和空气的完全混合， 设计了平板式全预混燃烧器，研究了燃烧器污染物排放特性与空气系数口、热负荷比f的关 系。试验结果表明：平板式全预混燃烧器实现了NOx和CO的低排放；NO和CO的排放量 随着空气系数的增大而减小；当空气系数一定时，NO和CO的排放量随着热负荷比厂的减 小而降低。当空气系数为1．25时，全预混燃烧器烟气中NOd=40 ppm，已经达到了氮氧 化物NO。的第五排放等级。 关键词：平板式预混燃烧引射器燃烧器 1引言 随着人们对室内空气品质的要求的提高，室内NQ的控制引起了高度重视。民用天然气燃烧器(燃 气灶具、燃气快速热水器、燃气壁挂炉等)是居民室内空气污染物的主要来源之一。开发与研究一种 适用于燃气快速热水器的低氮氧化物燃烧技术，成为民用燃气燃烧应用领域的发展方向之一，必将有 助于城镇燃气应用行业的蓬勃发展。目前国内民用燃气用具燃烧器采用的低氮氧化物燃烧技术主要有 浓淡燃烧技术、多孔陶瓷板预混燃烧技术、金属纤维表面燃烧技术。 浓淡燃烧技术是通过改变燃料和空气的配比。使得燃气的燃烧分别在燃气过浓、燃气过淡和燃尽 三个不同区域进行。采用浓淡燃烧Nq的生成量可降低40％～50％，最低值一般为60 ppm左右【l】。 多孔陶瓷板中的预混燃烧是混合气体在一种耐高温、导热性能非常好的多孔陶瓷介质中燃烧，多 孔陶瓷具有辐射强度大和导热能力高的特点，使火焰后区的热量传递到火焰前区，增加了混合气的预 热作用，同时也增强了火焰的辐射换热能力：良好的热交换特性，使燃烧区域温度迅速趋于均匀，能 将晟高温度保持在较低水平，烟气在高温区停留时间减少，N晚排放量低：燃烧区域的热量回流，预 热了混合气体，使得燃烧负荷调节范围增大【列J。 金属纤维燃烧器是利用金属纤维表面燃烧技术，实现低氮氧化物排放的一种新型燃烧器。金属纤 维燃烧器头部的主要部分是金属纤维板，呈多孔状，主要成分是铁、铬、铝，还含有稀有金属，目前 主要应用的金属纤维板有两种形式：片状金属纤维编制物和烧结金属纤维板。两种形式的金属纤维板 都是由直径大约为22lan的金属纤维加工而成。国外对金属纤维燃烧器的研究主要集中在燃烧器的 CO、NO。和CH的排放特性、金属纤维导热性能、热辐射发射率、燃烧器表面温度、催化剂中毒特性、 燃烧器脱回火特性、催化剂材料、传热和燃烧模型等方面的研列5。9】。 浓淡燃烧技术从总量上降低Nq生成量不明显。金属纤维表面燃烧技术和多孔陶瓷板预混燃烧技 术都是采用的全预混燃烧，可以实现低氮氧化物排放。但是，制造成本和材料的强度限制了其发展。 此外，由于国内气源情况比较复杂，燃气燃烧过程中容易造成催化剂中毒，导致No。排放量升高。鉴 于以上几种燃烧技术所存在的问题，本文开发了一种基于预混燃烧方式的低污染燃烧器，提出新的全 预混燃烧器设计思路，探究全预混燃烧器燃烧稳定性和低污染物排放特性，并对设计的全预混燃烧器 与原型机所使用的燃烧器进行了污染物排放对比试验。 2平板式预混燃烧器结构和实验系统 2．1平板式预混燃烧器的结构 mm的不锈钢板，材质具有良 平板式预混燃烧器额定负荷为22l(w。燃烧器火孔板采用厚度为1 好的耐腐蚀、耐高温的性能。火孔板的设计尺寸图见图l。由图可知，火孔板是由圆火孔和方火孔组 成，其中七个小火孔组成一个梅花族。 ＼J＼ 《：母=：：；：枣：；：=毋砖：：l：=《：：誊：缸=术：i：：i：=鼍：=}：：i：=：母《：：孓=《：喀：缸=：缸=i：