窯爐設(shè)計(jì)
窯爐自身的設(shè)計(jì)對DeNOx技術(shù)的應(yīng)用結(jié)果有著重要影響。小爐助燃空氣的流速不能超過lOm/s。圖10中展示了應(yīng)用效果最好的最佳小爐設(shè)計(jì)案例。跟隨之前關(guān)于天然氣氣流的相同思路，助燃空氣氣流應(yīng)與噴槍火焰呈10度錐角無干擾流入，以獲得低湍流狀態(tài)。在俯視圖中，也強(qiáng)烈建議兩者的流入角為10度，這是達(dá)到火焰最大覆蓋面的基礎(chǔ)（如圖11所示）。當(dāng)火焰覆蓋面達(dá)到融化區(qū)域的50%以上時，預(yù)計(jì)可以取得最好的效果。這是一個經(jīng)常被忽視的窯爐設(shè)計(jì)法則，但是在設(shè)計(jì)低DeNOx排放窯爐時，卻顯得尤為重要。
在保持整體設(shè)計(jì)時的窯爐維修期間，適當(dāng)?shù)母膭邮怯锌赡艿摹Ｔ谡_方向上哪怕很小的改動，都很利于為NOx減排提供條件。有些在正確方向哪怕幾公分 的改動就有可能比新技術(shù)的實(shí)施節(jié)省很多成本，而且這些改動的方向是十分明確的。
鏈條的強(qiáng)度取決于它最薄弱的環(huán)節(jié)。燃燒器技術(shù)是DeNOx技術(shù)中重要的一部分，但是只有在穩(wěn)定并良好控制的助燃空氣條件下，才能提供好的效果。
圖8 應(yīng)用效果最好的小爐設(shè)計(jì)方案
圖9 利用空氣幕墻系統(tǒng)對空氣流動進(jìn)行無隔墻控制
LAMBDA控制系統(tǒng)
基于氧化鋯傳感器的Lambda控制系統(tǒng)是DeNOx技術(shù)中另外一個基本的、不可或缺的組成部分，其可以滿足任何窯爐或燃料類型的要求。Lambda控制系統(tǒng)的細(xì)節(jié)將是另一篇公開文獻(xiàn)的主題。圖10是橫焰窯熔池兩側(cè)每個小爐氧氣傳感器的典型安裝圖。SGT Lambda傳感器目前的使用壽命為3到8年，并且為優(yōu)化燃燒效率的自動化控制提供可靠的信號。在現(xiàn)有的窯爐上安裝SGT Lambda傳感器是已經(jīng)普遍實(shí)踐的，并且對于任何類型的窯爐均沒有問題，但是硼硅玻璃窯爐除外，由于化學(xué)腐蝕的原因，該種窯爐的傳感器探頭壽命會大大縮短。
Lambda傳感器是一種關(guān)鍵但是只能被動測量的設(shè)備。很多窯爐設(shè)計(jì)的案例要求的不僅僅是可靠的信號，而是一種提供最佳燃燒條件的智能控制環(huán)路。如果蓄熱室中沒有隔墻或不完整時，馬蹄焰窯小爐之間的煙氣含氧量出現(xiàn)1%至8%的差異是很典型的。
圖10 橫火焰窯每個小爐氧氣傳感器的典型安裝圖
SGT空氣幕系統(tǒng)提供了工具設(shè)備來控制助燃空氣，其流動分布的情況如圖11所示。同時，該圖也展示了小爐中空氣幕系統(tǒng)的功能與安裝形式。小爐中使用的壓縮空氣幕墻通常顯示過量空氣，并且將一部分預(yù)熱助燃空氣轉(zhuǎn)向輸送至相鄰的小爐中。工作氣流量與被控制氣流量之間的比例會因小爐的設(shè)計(jì)而不同。一種典型的應(yīng)用比例是1:10，這意味著用l0Nm3/h的工作氣流就可以控制l00Nm3/h 的熱氣流到相鄰小爐中。工作氣流的用量是很低的，所以對位于下游蓄熱室大碹的Lambda測量系統(tǒng)沒有太大影響。該空氣幕系統(tǒng)隨著點(diǎn)火循環(huán)而開關(guān)，其唯一原因是節(jié)省壓縮空氣。
圖11 利用動態(tài)空氣隔墻來控制助燃空氣的流動分布
空氣幕系統(tǒng)的噴頭由水冷保護(hù)，并且在安裝時不一定要窯爐中斷運(yùn)行，但是要求在小爐底部鉆出直徑50mm的孔。為了能夠找到正確的安裝點(diǎn)，要求工程人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)，有時甚至做一次預(yù)先“dry”測試也是很可取的。
圖12、13對比了6小爐橫焰窯中每個小爐在安裝SGT空氣幕系統(tǒng)前后余氧含量的測量百分?jǐn)?shù)。4、5、6號小爐的氧含量從初始的4～6%下降到1～2%，特別是對于5、6號小爐所代表的產(chǎn)生大部分NOx排放的最高溫區(qū)域尤為重要。
圖 12
圖 13
應(yīng)用結(jié)果
以下圖片中展示的是現(xiàn)有窯爐上采用DeNOx技術(shù)后獲得的結(jié)果樣本。這是一個40m2，日熔融30噸高品質(zhì)熒光管用玻璃的3對小爐橫焰窯爐。該爐曾經(jīng)的NOx排放量為ll50mg/Nm3，問題是，在下一次維修時是否要制定一個完全不同的窯爐設(shè)計(jì)。
SGT DeNOx技術(shù)按照以下三個步驟實(shí)施完成（見圖14）：
1．SGT Lambda系統(tǒng)在助燃空氣過高水平時可以給出可靠的指示。當(dāng)NOx濃度達(dá)到975mg/Nm3，調(diào)整助燃空氣使之流量下降。
2．利用耐火磚的合理安裝和SGT空氣幕系統(tǒng)，改良了助燃空氣的流動分布，使NOx濃度下降到810mg/Nm3。
3．用SGT DeNOx天然氣燃燒噴槍代替原來的燃燒器，使NOx濃度進(jìn)一步下降到475mg/Nm3。
在相同的步驟內(nèi)，能源消耗與初始狀態(tài)相比總共下降百分之五。
主要的目標(biāo)指標(biāo)--DeNOx排放，從初始ll50mg/Nm3下降到475mg/Nm3，減少約60%，并且好消息是：不需要新類型的窯爐即可實(shí)現(xiàn)。借助于SGT DeNOx技術(shù)，現(xiàn)有的窯爐將可能夠達(dá)到未來的NOx排放目標(biāo)值。
結(jié) 論
在不中斷運(yùn)行的情況下，SGT DeNOx技術(shù)可用于燃油或燃?xì)獾男屡f馬蹄焰和橫焰窯爐。
SGT DeNOx技術(shù)的基本原理是DeNOx燃油燃?xì)鈬姌尲夹g(shù)、借助SGT Lambda傳感器的低量過剩空氣控制技術(shù)和助燃空氣流動分布優(yōu)化技術(shù)三者的結(jié)合。此外，在蓄熱室中沒有小爐隔墻或隔墻不完整的情況下，空氣幕系統(tǒng)是必要的。圖15展示了SGT DeNOx技術(shù)概況的原理圖解。
整個SGT DeNOx技術(shù)就是這些基本原理卓越結(jié)合的結(jié)果。它將DeNOx的排放顯著的降到了800～500mg/Nm3的目標(biāo)值，并同時做到了節(jié)能，在大多數(shù)客戶案例中，節(jié)能省下的開支足以支付引進(jìn)該技術(shù)的成本。
