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现有玻璃窑炉降低氮氧化物排放的实施方法(上)

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-03-03  来源:中国玻璃模具网  作者:中国玻璃模具网  浏览次数:1560
核心提示:介绍对于很多现存的窑炉来说,当初并没有为NOx的减排而做专门的设计。而在接下来的几年里,它们正面临着NOx减排的新要求:降到80
介 绍

对于很多现存的窑炉来说,当初并没有为NOx的减排而做专门的设计。而在接下来的几年里,它们正面临着NOx减排的新要求:降到800,600甚至500mg/Nm3。为此它们需要而完全重新设计吗,或者有没有一种基于最初设计的现实机会能够满足低NOx排放的要求呢?对这个问题的一般回答是“是的,有可能”。表l显示了不同燃料和窑炉类型的NOx可能排放值。
 
毫无疑问,窑炉的设计、类型可以对NOx排放和能耗产生很大影响。然而,在绝对没有必要让传统的横焰窑和马蹄焰窑淘汰的前提下,使它们能够满足NOx排放的目标值还是有可能的。与此同时,使用天然气和重油的结果也会基本相同。
 
玻璃池窑中氮氧化物的形成,一般来说由两种情况引起:局部高温和炉膛中氮、氧气的局部浓度过高,后者主要是由炉膛漏风或过早燃烧的所造成的。
 
局部高温和漏风,通常由进入窑炉的燃油、燃气和助燃空气的不恰当流入特性而引起,两者均为生产高质量玻璃的不必要因素。此外,炉温、燃油燃气和助燃空气的不充分控制,以及燃烧器、小炉口、蓄热室和窑炉本身的不充分设计也会导致局部高温和漏风。
 
DeNOx技术
SGT的DeNOx技术是一种用来减少NOx形成和降低能耗的典型一次措施。
DeNOx技术基于两点思想之上:
1.对过剩氧气的低量保持和较好的控制;
2.改善热量从火焰到玻璃和配合料的传导情况
其效果是:
降低了火焰和窑炉的温度,使玻璃温度保持在一个最佳水平
较低的火焰温度减少了NOx形成和烟气热损失。
燃烧喷枪技术
燃烧喷枪技术是DeNOx技术中最必不可少的关键部分,其主要目标是:
避免过早点燃:最好能有一个可控的延迟来调节燃料与助燃空气的混合
·产生一道长而平顺的火焰,其与玻璃和配合料之间具有宽泛的热交换区域。同时,在提供相同或更有效能量传导的情况下,该火焰的温度更低。
 
燃油喷枪
利用较窄的雾化粒度分布,SGT DeNOx的重油燃烧喷枪可以达到以上所述目标。切断成较小尺寸的油滴可以帮助避免过早燃烧。与此同时,切断成较大油滴可以避免火焰过长,并允许在有效区域内形成范围较大的火焰,以覆盖整个玻璃表面。该种喷枪所具备的功率是0.22至6.5 MW,并利用压缩空气或者天然气来雾化重油。图1、2、3分别为喷枪的装配图、喷枪实体照片和雾化粒度窄范围分布曲线。这种粒度分布特性得益于喷嘴元件的精确中心化安装,同时这也具备了另外一个好的副作用。…… 这套系统已经良好运行了数年并积累很好的客户口碑。

图1 STG燃油雾化器 典型的小炉下方位置安装


图2 喷枪实体照片


图3 雾化粒度范围分布曲线
 
图4显示的是一座6对小炉的横焰平板玻璃窑炉一年多的NOx排放结果。运用SGT DeNOx技术之前,其排放水平在l200mg/Nm3以上。在引进SGT DeNOx燃油喷枪和SGT Lambda控制系统之后,如图所示,其NOx排放水平稳定的保持在700mg/Nm3左右。

图4 一座燃油六对小炉的横焰平板窑一年的NOx排放量
 
燃气喷枪
通过形成接近于自由气体喷射状的气流,SGT DeNOx天然气喷枪可以产生低湍流燃气火焰,这就避免了燃气和空气在火焰根部区域内的过早混合。这道发光强烈的天然气火焰形成了一块自增碳燃烧区域,显著提升了火焰的热辐射传导,自然而然地降低了火焰温度、NOx含量和烟气携带的热损失。典型的燃烧喷枪安装图如图5所示。
 


图5 典型的燃烧喷枪安装图
 
过去的一些否定性的经验已经说明,低湍流燃气不应该与耐火烧嘴砖直接接触,渗碳、低温燃烧端与排热端的热震变化都能导致耐火砖的损坏。因此,喷枪本身被做成气筒形,而且喷枪末端正好与喷嘴砖的玻璃液接触面对齐。这就要求喷嘴砖需要专门的设计,以至于在现有的窑炉上安装喷枪时,只需要更换相应的喷嘴砖即可。喷枪的位置需要完全按照图5的示意来安放,并且有空气冷却和水冷喷嘴环来保护枪体。
 
该种喷枪具有四种型号可用:如图6和表2所示,功率范围为0.2至8.7MW,并且使NOx的排放低至800-500mg/Nm3,如果窑炉的设计和操作得当,此数据还可以更低。
 

图6 四种规格的喷枪


 
SGT DeNOx燃烧喷枪是为在小炉下方安装所设计,从而获得最好的应用结果。只有在小炉下方安装才能调整燃料流体(油、气)与助燃空气形成的夹角,以实现前文所述的混合延迟、低温的火焰根部以及火焰至熔融玻璃的最大热传导率。因此,小炉的安装为SGT DeNOx在现有窑炉上的实施提供了最佳条件。
 
图7所示的是在小炉侧面安装燃烧器的解决方案,利用的是额外安装的火焰根部遮挡隔断。这些耐火部件在燃气输入点附近形成了低湍流区域,通过类似于自增碳或燃料裂化的效应来改善火焰到熔融玻璃的热传导,如同在小炉下方安装时所描述一样。然而,在全面运行下的现有小炉中安装此遮挡隔断,是一项极为艰苦的工作。其使用结果虽然改善了NOx的排放(达到l400~l000mg/Nm3范围内),但是永远不会好于在小炉下方安装所取得的效果。

图7 小炉侧面安装燃烧器
 
至于传统的小炉通底安装,SGT DeNOx还没有解决方案,这种安装设计基于恰好相反的目标一一尽早达到燃料和空气的强化混合,根据SGT的经验,这正好与低NOx燃烧的要求完全相矛盾。
 
 
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