谈钢桶涂装燃油燃气烘干炉的低污染燃烧方法（二）

四、喷水法

为了抑制NOx生成，在向火焰中喷射水或水蒸气时，希望在不损害燃烧稳定性的前提下求出低NOx化的最挂点。

通常，喷水对液体、气体燃料的燃烧都有降低NOx浓度的作用，但所喷射的水必须到达火焰的最高温度带处。喷水时，将水微粒化后再喷向火焰是有效的方法，可是如果过分微粒化，则液滴的末速度变小，液滴只沿着火焰外周流动，而不能到达位于火焰中心的最高火焰温度带，这样就不能使火焰温度充分降低，NOx的下降率也就达不到预想和程度。因此，采用喷水法去抑制NOx生成时，不使液滴太小，而应让它有一定的末速度，以便能进入火焰的最高温度带。

对液体燃料燃烧，首先要将液体燃料雾化。使液体燃料雾化成许多微小的液滴有各种各样的方法，其中方法之一是使用气动法，可用高压气流或水蒸气作为燃料喷雾的媒介体。水蒸气与雾化好的微滴及氧化剂混合送入燃烧室燃烧，应用这种方法，可以降低的NOx生成。

五、油掺水乳化燃烧

为了强化油的燃烧过程，节约燃料，可将一部分水加入油中，或者是油中本来含有较多的水分（例如因用蒸汽直接加热油所造成），经强烈搅拌，使它们成为油水浮状液，然后经过油雾化器燃烧。

1、乳化油

为了使油掺水后能有良好的燃烧性能，必须使水在油中分散成很细小的粒子，呈乳化状，形成油包水型，其中油为连续相，水为散相。

制取乳化油的方法可归纳为三类：

（1）机械法。最简单的是在油泵前加水，通过油泵几次循环可被乳化。还可采用专门的搅拌机，有利于保证乳化质量。

（2）超声波法。近年来我国研制成功的压电超声乳化装置，是一种高效率的乳化器。

（3）气动法。将高压空气或蒸汽通过水油混合物进行搅拌。这种方法产生的水，粒度较大且不够均匀。

油的乳化除了分散相（水）尽可能均匀且微细外，还应有一定的稳定性。一般油包水型的乳化液稳定性常用油水不分层、变形和破乳的放置的放置时间的长短来衡量。为了提高其稳定性，广泛采用加入表面活性剂的办法。活性剂一般有四种类型：

（1）阴离子型，如浚酸盐类、硫酸盐类和磷酸盐类。

（2）阳离子型，如简单胺盐和秀胺盐类。

（3）非离子型，包括脂类（如脂肪酸聚氯乙烯脂）、醚类（如脂肪醇聚氧乙烯醚）和酞胺类（发烷基醇胺）。

（4）两性离子型，如羧酸类和硫酸类。

2、油水乳化液的性质

油中掺水后，油水乳化液的性质与原来油的性质已有较大变化，主要表现 以下几个方面：

（1）因为两相之间产生了新的内摩擦力，使油水乳化液的黏度增加。而黏度增加的大小与水含量、原来油的黏度及温度等因素有关。

（2）凝固点提高，一般可高达11~25℃。

（3）密度增大，乳化液的密度相当于油、水按一定比例制成的混合物的密度。

（4）表面张力增加。

（5）导热系数大。

3、油掺水燃烧

油掺水燃烧的关键在于“乳化”，即要使所掺的水以极细的颗粒均匀散布在油中。“乳化”不好，不但得不到预期的效果，反而会使火焰脉动，甚至灭火。

关于油中掺水对燃烧的影响还不很清楚，但可初步归纳为以下几方面：

（1）改善雾化。油掺水后，经雾化器喷出的油滴中心有水珠，也就是说油包水。当包裹水的油滴喷入炉膛燃烧时，由于水的沸点比油低，因此水先蒸发，体积急剧膨胀，而将油滴“炸”裂，起到了所谓二次雾化的作用。

由于油滴“炸”裂，原油滴变成无数大小不一的小微滴，因此，更有利于燃烧完全，从而控制了烟尘的生成，同时由于混合好，可以实现低过量空气系数下的完全燃烧，减少烟气热损失，节约燃料。

（2）化学反应。在炉膛高温的作用下，水蒸气与油发生化学反应，使较难燃烧的高分子烃转变成容易完全燃烧的低分子烃，从而有效地抑制了炭黑的产生。即使一旦在高温缺氧下产生一些炭黑时，那么，水蒸气将和碳在高温条件下进行水煤气反应

C＋H2O→CO＋H2

然后，H2将产生活性中心，继而开始一系列链锁反应，即

H2＋M2H＋M

H2O＋H→OH＋H2

H2O＋O→OH＋OH

H2＋O→OH＋H

H＋O2→OH＋O

CO＋OH→CO2＋H

由此可见，油掺水燃烧，可以减少炭黑的生成。

（3）均温作用。水在炉内高温区蒸发和分解吸热，再在较低温度区重新结合，放出热量，从而降低了炉内的最高燃烧温度，对减少NOx的和生成量有利。

（4）改善燃烧，提高效率。油水乳化液中，水必须呈极小的颗粒（1~5μm）均匀分布，水的颗粒越细，分布越均匀，乳化越稳定，并越有利于燃烧。

对于燃油烘炉，最大的一项热损失是排烟损失。掺水以后，由于改善了燃烧，有可能降低过量空气系数，从而减少排烟损失，进一步提高效率。但是掺水以后增加了烘炉的排烟量，从这一方面又将使烘炉效率降低。因此，掺水量有一个最佳值。试验表明，如果保持过量空气系数不变，当掺水量为2%时，未完全燃烧损失的降低值和排烟损失的增加值正好抵消，烘炉效率不变，如掺水后适当降低过量空气系数，则在掺水量为6.5%时正好抵消，掺水2%时收效最大，效率可提高0.2%。通常，大型烘炉的燃油量很大，效率如能提高0.2~0.3%，节约的燃料油是相当可观的。对于一些效率较低的小型烘炉，如果原来雾化质量很差，特别是配风又不合理，合理的掺水量可能要大一些，提高的效率也要多一些。显然，在这种情况下，必须改进燃烧设备。

由上可见，油中掺水适当，可提高雾化质量，改善燃烧，从而降低未完全燃烧损失。对于燃油烘炉，最大的一项热损失是排烟损失。掺水以后，由于改善了燃烧，使降低过量空气系数成为可能，从而可减少排烟损失。掺水以后，由于改善了燃烧，使降低过量空气系数成为可能，从而可减少排烟损失，进一步提高效率。

油中掺水燃烧的缺点是渗水不当，会增大排烟热损失，同时，烟气中水蒸气含量增加，加剧了低温腐蚀。不过，实践证明，如果掺水量适当，一般油中的最佳含水量为4%~5%（包括原有的油中水分），则不但能减少污染物质炭黑和NOx的生成，对低温腐蚀和积灰几乎没有影响，而且烘炉效率也有所提高。