新型分级回流式燃烧器低氮排放特性研究.pdfVIP

摘要

加热炉是钢铁企业环境污染的主要设备之一，如何降低污染物排放，对企业所在

区域的人居环境的改善具有重要意义。NOx是天然气加热炉中的主要污染物之一，

其生成量与温度和氧气浓度有关，合理组织炉内流动、燃烧和传热可实现较低NOx

排放。燃烧器作为组织燃烧气流的装置，对NOx生成量的降低发挥着关键作用，为

此，对传统的低NOx燃烧技术进行组合，开发出一种具备烟气回流和分级燃烧的新

型燃烧器，并分析了操作参数对NOx生成量的影响，具体的研究过程如下：

首先，对天然气的理论空气量和理论烟气量等燃烧参数进行了计算，依据该计算

结果对该燃烧器的重要系统或部件进行了结构设计，分别确定出蓄热室、空气管、燃

气管、回流管和燃烧室的结构尺寸，形成了具备烟气回流和分级燃烧的新型燃烧器的

设计方案。

然后，借助CFD计算软件对所设计的新型燃烧器进行了数值分析，着重研究了

烟气回流率、燃料比及过量空气系数等参数变化对NOx生成量及分布规律的影响。

研究结果表明：当烟气回流率、燃料比和过量空气系数分别处在20%~24%、2:8和

1.07~1.11之间时，采用分级回流燃烧技术能够获得较好的燃烧温度、较快的燃烧速

率和较低的NOx排放。

最后，在某锻造加热炉上对优化后的烟气回流分级燃烧器进行了测试，利用烟气

回流和燃料分级技术，在特定条件下测试结果表明NOx排放降至70mg/m3，远低于

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天津市DB12/556-2015《工业炉窑大气污染物》100mg/m排放标准。

本文将烟气回流和分级燃烧2种低NOx燃烧技术进行了组合，开发出一种新型

低NOx燃烧器。烟气中NOx含量的模拟值与实测值基本一致，本研究可为燃气工

业窑炉的低NOx排放技术改造提供一定的理论支持。

关键词燃烧理论；加热炉；烟气回流；分级燃烧；低NOx技术

Abstract

Heatingfurnaceisoneofthemainequipmentofenvironmentalpollutioninsteel

enterprises,andhowtoreducepollutantemissionsisofgreatsignificancetothe

improvementofthehabitatoftheareawheretheenterpriseislocated.NOxisoneofthe

mainpollutantsinnaturalgasheaters,anditsgenerationistemperatureandoxygen

concentrationdependent,andlowNOxemissioncanbeachievedbyrationalorganization

offlow,combustionandheattransferinthefurnace.Asadevicetoorganizethecombustion

airflow,theburnerplaysakeyroleinthereductionofNOxgeneration.Tothisend,anew

burnerwithfluegasreturnandgradedcombustionwasdevelopedbycombiningtraditional

low-NOxcombustiontechnologies,andtheinfluenceofoperatingparametersonNOx

generationwasanalyzedasfollows.

Firstly,thecombustionparameters