液化石油气低NOx燃烧技术探讨

。Bowman认为P—NO的产生，是由于氧原子浓度远超过氧分子离解的平衡浓度的缘故Fenimore认为P—NO是在碳氢化合物燃料过浓燃烧时，先通过燃料产生的CH原子团撞击N2分子，生成CN类化合物，生成的中间产物N、CN、NCH等，再进一步被氧化而生成NO。

通常，P—NO的生成量受温度影响不大，且比T—NO生成量小一个数量级。

1．3 F—NO的生成

F—NO是以化合物形式存在于燃料中的氮原子，在燃烧过程中被氧化而生成的。燃料中的氮比空气中的氮更容易生成NO，其生成温度为600℃—700℃。气体燃料燃烧，由于其氮含量很低，燃烧过程所生成的燃料型NO很少，可以忽略不计。

1．4 NO，的生成

NO2是由NO氧化而成，其过程按如下反应进行：

NO十HO2=NO2+OH 　(5)

一般在预混火焰及扩散火焰的反应区或火焰面下游的低温区能检测出NO2的存在，而火焰面下游的高温区产生极少。大量的NO转化为NO2是在烟气排入大气后进行的。⑹

上式反应速度与空气中NO的浓度关系很大，浓度高则NO2转化快，否则转化慢。

2 燃气燃烧时NOx的抑制方法

燃气中氮含量极小，燃烧时几乎没有燃料型NOx产生，快速型NOx的生成量比温度型NOx小一个数量级，因此降低烟气中的NOx排放主要应抑制T—NOx的生成。根据T—NOx的生成机理，其相应的抑制手段有：

(1)降低燃烧温度，注意减少燃烧局部高温区；

(2)降低氧气浓度；

(3)使燃烧过程在远离理论空气比条件下进行；

(4)缩短烟气在高温区内的停留时间。

3 NOx生成影响因素的实验及理论分析

影响NOx生成的因素有很多，本文对一次空气系数、火孔形状与NOx生成的关系进行研究，建立如下图所示试验系统。

本试验所用气源为液化石油气，燃烧器为大气式(为设计计算方便，选用纯丙烷气)，压力为3KPa，热负荷为11KW，燃烧气分内外两圈，火孔采用竖向矩形状，内侧开孔，火孔不易堵塞，且有利于热效率的提高。

3．1 混合特性对NOx生成量的影响

气体燃料预混燃烧和扩散燃烧的NOx生成特性不同，从降低生成量的角度看，预混燃烧比扩散燃烧有优越性。

预混火焰中NOx生成量受空气、燃气混合比改变而引起的温度和O2浓度变化的综合影响。

对试验中内外圈调风板不同开度下NOx及CO生成量进行测试，结果如下表：(所测得的值均已换算到过剩空气系数为1.0的状态，并以干烟气计，对不同调风板开度下的混合气进行取样，用色谱分析混合气成分，计算出一次空气系数)

不同内外圈开度下NOx及CO生成量

内圈调风板开度一次空气系数a)外因调风板开(一次空气系数a1) 1/3(0.6987) 1/2(0.7006) 2/3(0.7275) 1(0.8219) NOx CO NOx CO NOx CO NOx CO 1/3(0．4469) 73．5 58．2 74．1 59．3 72．6 56．6 76．4 71．5 1/2(0．5147) 72．7 52．9 69．9 58．2 68．3 46．7 75．8 53．2 2/3(0．5583) 81．9 65．5 78．9 62．5 78．9 63．2 76．6 67．6 1(0．7174) 79．4 56．5 77．7 63．8 77．7 55．9 85．7 62．8

从表中数据可以看出，外围一次空气系数在0．56-0.72之间变化时，NOx生成量变化不大，随着外圈一次空气系数从0．55降到0．45，NOx的生成量先下降后升高，最低点在外圈一次空气系数为0．51处出现。内圈调风板从1／3开度升到1／2开度，一次空气系数增加很小，当内圈调风板从1／2开度升到全开时，一次空气系数从0．70增加到0．82，NOx生成量随一次空气系数加大呈增加趋势。可见，一次空气系数对NOx生成影响很大，必须合理选取。从表中数据看，CO的生成量都在几十ppm之间，远远低于国标要求。

3．2 矩形火孔对降低NOx生成量的作用

理论分析和试验观察，竖向矩形火孔有利于降低NOx的生成量。当竖向矩形火孔燃烧时，外火孔与内圈燃烧器头部外侧之间、内火孔与中心轴线之间都存在一温度场，它们之间的距离越大，温

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