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现有玻璃窑炉降低氮氧化物排放的实施方法(下)

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-07-04  来源:中国玻璃模具网  作者:中国玻璃模具网  浏览次数:827
核心提示:窑炉设计窑炉自身的设计对DeNOx技术的应用结果有着重要影响。小炉助燃空气的流速不能超过lOm/s。图10中展示了应用效果最好的最佳
窑炉设计

窑炉自身的设计对DeNOx技术的应用结果有着重要影响。小炉助燃空气的流速不能超过lOm/s。图10中展示了应用效果最好的最佳小炉设计案例。跟随之前关于天然气气流的相同思路,助燃空气气流应与喷枪火焰呈10度锥角无干扰流入,以获得低湍流状态。在俯视图中,也强烈建议两者的流入角为10度,这是达到火焰最大覆盖面的基础(如图11所示)。当火焰覆盖面达到融化区域的50%以上时,预计可以取得最好的效果。这是一个经常被忽视的窑炉设计法则,但是在设计低DeNOx排放窑炉时,却显得尤为重要。
 
在保持整体设计时的窑炉维修期间,适当的改动是有可能的。在正确方向上哪怕很小的改动,都很利于为NOx减排提供条件。有些在正确方向哪怕几公分 的改动就有可能比新技术的实施节省很多成本,而且这些改动的方向是十分明确的。
 
链条的强度取决于它最薄弱的环节。燃烧器技术是DeNOx技术中重要的一部分,但是只有在稳定并良好控制的助燃空气条件下,才能提供好的效果。
 

图8 应用效果最好的小炉设计方案


图9 利用空气幕墙系统对空气流动进行无隔墙控制
 
LAMBDA控制系统
 
基于氧化锆传感器的Lambda控制系统是DeNOx技术中另外一个基本的、不可或缺的组成部分,其可以满足任何窑炉或燃料类型的要求。Lambda控制系统的细节将是另一篇公开文献的主题。图10是横焰窑熔池两侧每个小炉氧气传感器的典型安装图。SGT Lambda传感器目前的使用寿命为3到8年,并且为优化燃烧效率的自动化控制提供可靠的信号。在现有的窑炉上安装SGT Lambda传感器是已经普遍实践的,并且对于任何类型的窑炉均没有问题,但是硼硅玻璃窑炉除外,由于化学腐蚀的原因,该种窑炉的传感器探头寿命会大大缩短。
 
Lambda传感器是一种关键但是只能被动测量的设备。很多窑炉设计的案例要求的不仅仅是可靠的信号,而是一种提供最佳燃烧条件的智能控制环路。如果蓄热室中没有隔墙或不完整时,马蹄焰窑小炉之间的烟气含氧量出现1%至8%的差异是很典型的。
 

图10 横火焰窑每个小炉氧气传感器的典型安装图
 
SGT空气幕系统提供了工具设备来控制助燃空气,其流动分布的情况如图11所示。同时,该图也展示了小炉中空气幕系统的功能与安装形式。小炉中使用的压缩空气幕墙通常显示过量空气,并且将一部分预热助燃空气转向输送至相邻的小炉中。工作气流量与被控制气流量之间的比例会因小炉的设计而不同。一种典型的应用比例是1:10,这意味着用l0Nm3/h的工作气流就可以控制l00Nm3/h 的热气流到相邻小炉中。工作气流的用量是很低的,所以对位于下游蓄热室大碹的Lambda测量系统没有太大影响。该空气幕系统随着点火循环而开关,其唯一原因是节省压缩空气。

 

图11 利用动态空气隔墙来控制助燃空气的流动分布
 
空气幕系统的喷头由水冷保护,并且在安装时不一定要窑炉中断运行,但是要求在小炉底部钻出直径50mm的孔。为了能够找到正确的安装点,要求工程人员有丰富的经验,有时甚至做一次预先“dry”测试也是很可取的。
 
图12、13对比了6小炉横焰窑中每个小炉在安装SGT空气幕系统前后余氧含量的测量百分数。4、5、6号小炉的氧含量从初始的4~6%下降到1~2%,特别是对于5、6号小炉所代表的产生大部分NOx排放的最高温区域尤为重要。
 

图  12

图  13
 
 
应用结果
 
以下图片中展示的是现有窑炉上采用DeNOx技术后获得的结果样本。这是一个40m2,日熔融30吨高品质荧光管用玻璃的3对小炉横焰窑炉。该炉曾经的NOx排放量为ll50mg/Nm3,问题是,在下一次维修时是否要制定一个完全不同的窑炉设计。
SGT DeNOx技术按照以下三个步骤实施完成(见图14):
1.SGT Lambda系统在助燃空气过高水平时可以给出可靠的指示。当NOx浓度达到975mg/Nm3,调整助燃空气使之流量下降。
2.利用耐火砖的合理安装和SGT空气幕系统,改良了助燃空气的流动分布,使NOx浓度下降到810mg/Nm3。
3.用SGT DeNOx天然气燃烧喷枪代替原来的燃烧器,使NOx浓度进一步下降到475mg/Nm3。
在相同的步骤内,能源消耗与初始状态相比总共下降百分之五。
 
主要的目标指标--DeNOx排放,从初始ll50mg/Nm3下降到475mg/Nm3,减少约60%,并且好消息是:不需要新类型的窑炉即可实现。借助于SGT DeNOx技术,现有的窑炉将可能够达到未来的NOx排放目标值。
 

 
结 论
 
在不中断运行的情况下,SGT DeNOx技术可用于燃油或燃气的新旧马蹄焰和横焰窑炉。
 
SGT DeNOx技术的基本原理是DeNOx燃油燃气喷枪技术、借助SGT Lambda传感器的低量过剩空气控制技术和助燃空气流动分布优化技术三者的结合。此外,在蓄热室中没有小炉隔墙或隔墙不完整的情况下,空气幕系统是必要的。图15展示了SGT DeNOx技术概况的原理图解。
 
整个SGT DeNOx技术就是这些基本原理卓越结合的结果。它将DeNOx的排放显著的降到了800~500mg/Nm3的目标值,并同时做到了节能,在大多数客户案例中,节能省下的开支足以支付引进该技术的成本。

 

 
 
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