低氧環境迴流要增加什麼設備

Ⅰ 氨氮怎麼去除

水體中的氨氮是指以氨（NH3）或銨（NH4＋）離子形式存在的化合氨。氨氮是各類型氮中危害影響最大的一種形態，是水體受到污染的標志，其對水生態環境的危害表現在多個方面。與COD一樣，氨氮也是水體中的主要耗氧污染物，氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，使水體發黑發臭。

目前去除氨氮的化學方法主要為折點加氯法，即投加漂白水或次氯酸鈉去除廢水中的氨氮。但此類方法去除效率低，氨氮排放標准多為10~30mg/L，因此本文章提供一種深度去除的方法，以達到廢水的處理需求。

實驗步驟：向含氨氮廢水中投加適量的RECY-DNH-01型氨氮去除劑，攪拌反應5分鍾；

RECY-DNH-01型氨氮去除劑詳細參數需要在網上查詢

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Ⅲ 關於高溫低氧燃燒技術的原理以及國內外應用情況

蓄熱式高溫空氣燃燒技術的應用吳道洪 歐儉平 謝善清 楊澤耒 王汝芳 蕭澤強關鍵詞：蓄熱室，高溫空氣，換向閥，燃燒，氮氧化物 摘要：本文簡述了蓄熱式高溫空氣燃燒技術的原理、技術優勢以及在我國的應用前景，著重介紹我國在蓄熱式高溫空氣燃燒技術領域的基礎研究進展及其在我國工業加熱行業的推廣應用與發展情況。 1 前言 高溫空氣燃燒技術在日、美等國家簡稱為HTAC技術，在西歐一些國家簡稱為HPAC(Highly Preheated Air Combustion)技術，亦稱為無焰燃燒技術(Flameless combustion)。其基本思想是讓燃料在高溫低氧濃度(體積)氣氛中燃燒。它包含兩項基本技術措施：一項是採用溫度效率高達95%，熱回收率達80%以上的蓄熱式換熱裝置，極大限度回收燃燒產物中的顯熱，用於預熱助燃空氣，獲得溫度為800～1000℃，甚至更高的高溫助燃空氣。另一項是採取燃料分級燃燒和高速氣流卷吸爐內燃燒產物，稀釋反應區的含氧體積濃度，獲得濃度為15% ～3%(體積)的低氧氣氛。燃料在這種高溫低氧氣氛中，首先進行諸如裂解等重組過程，造成與傳統燃燒過程完全不同的熱力學條件，在與貧氧氣體作延緩狀燃燒下釋出熱能，不再存在傳統燃燒過程中出現的局部高溫高氧區。這種燃燒是一種動態反應，不具有靜態火焰。它具有高效節能和超低NOX排放等多種優點，又被稱為環境協調型燃燒技術[1-2]。 高溫空氣燃燒技術自問世起，立刻受到了日本、美國、瑞典、荷蘭、英國、德國、義大利等發達國家的高度重視，其在加熱工業中的應用得到迅速推廣，取得了舉世矚目的節能環保效益[3]。 2 HTAC技術的發展 國內外各種工業爐和鍋爐的節能技術發展都經過了廢熱不利用和廢熱開始利用的兩個階段。在最原始的年代，爐子廢熱不利用，爐尾煙氣帶走的熱損失很大，爐子的熱效率在30% 以下，如圖1所示。 從六七十年代開始，國內外較普遍地採用了一種在煙道上回收煙氣的裝置—空氣預熱器(或稱空氣換熱器)來回收爐尾煙氣帶走的熱量，如圖2所示。 採用這種辦法可以降低煙氣溫度，增加進入爐膛的助燃空氣的溫度，這樣做達到了一定的節能效果，但仍存在以下問題：(1)其回收熱量的數量有限，爐子熱效率一般在50%以下；(2)空氣預熱器一般採用金屬材料和陶瓷材料，前者壽命短、後者設備龐大、維修困難；(3)從燃燒器的角度來看，助燃空氣的溫度提高以後，火焰區的體積越來越小，火焰中心的溫度也越來越高，爐膛內存在局部的高溫區，這樣對於工業爐來說，容易使加熱製品局部過熱，也影響了工業爐的局部爐膛耐火材料和爐內金屬構件的壽命，對於鍋爐來說影響其換熱效率和水冷壁的壽命，甚至引起爆管等事故；(4)助燃空氣溫度的增高導致火焰溫度增高，NOX的排放量大大增加(甚至可以達到103ppm以上)，對大氣環境造成了嚴重的污染。
圖1 廢熱不利用的爐子示意圖 圖2 安裝空氣預熱器的爐子示意圖八十年代初，美國的British Gas公司與Hot Work公司開發出一種在工業爐和鍋爐上節能潛力巨大的蓄熱式燃燒器，產生了高溫空氣條件下的「第一代再生燃燒技術」，用於小型玻璃熔窯上。其後，這種燃燒器被應用於美國和英國的鋼鐵和熔鋁行業中，盡管這種燃燒器具有NOX排放量大和系統可靠性等問題，但由於它能使煙氣余熱利用達到接近極限的水平，節能效益巨大，因此在美國、英國等國家得以推廣應用。 進入九十年代以後，國內外學術界將蓄熱式燃燒器的節能與環保相抵觸的難題提到科技攻關的地位，對其進行了深入的基礎性研究，旨在同時達到節能和降低CO2、NOX排放。日本工業爐株式會社田中良一領導的研究小組採用熱鈍性小的蜂窩式陶瓷蓄熱器，取得了很好的效果[1]。由於能高效回收煙氣余熱的蓄熱材料和高頻換向設備問題的解決，產生了高溫低氧條件下的「第二代再生燃燒技術」即現在所謂的「高溫空氣燃燒技術」。 3 蓄熱式高溫空氣燃燒技術的原理及技術優勢 蓄熱式高溫空氣燃燒技術的原理如圖3所示。
圖3 安裝蓄熱室的爐子當常溫空氣由換向閥切換進入蓄熱室1後，在經過蓄熱室(陶瓷球或蜂窩體等)時被加熱，在極短時間內常溫空氣被加熱到接近爐膛溫度(一般比爐膛溫度低50~100°C)，高溫熱空氣進入爐膛後，抽引周圍爐內的氣體形成一股含氧量大大低於21% 的稀薄貧氧高溫氣流，同時往稀薄高溫空氣附近注入燃料(燃油或燃氣)，這樣燃料在貧氧(2~20%)狀態下實現燃燒；與此同時爐膛內燃燒後的煙氣經過另一個蓄熱室(見圖中蓄熱室2)排入大氣，爐膛內高溫熱煙氣通過蓄熱體時將顯熱儲存在蓄熱體內，然後以150~200°C的低溫煙氣經過換向閥排出。工作溫度不高的換向閥以一定的頻率進行切換，使兩個蓄熱體處於蓄熱與放熱交替工作狀態，常用的切換周期為30~200秒。蓄熱式高溫空氣燃燒技術的誕生使得工業爐爐膛內溫度分布均勻化問題、爐膛內溫度的自動控制手段問題、爐膛內強化傳熱問題、爐膛內火焰燃燒范圍的擴展問題、爐膛內火焰燃燒機理的改變等問題有了新的解決措施。 由上所述，蓄熱式空氣燃燒技術的主要優勢在於：(1)節能潛力巨大，平均節能25% 以上。因而可以向大氣環境少排放二氧化碳25% 以上，大大緩解了大氣的溫室效應。(2)擴大了火焰燃燒區域，火焰的邊界幾乎擴展到爐膛的邊界，從而使得爐膛內溫度均勻，這樣一方面提高了產品質量，另一方面延長了爐膛壽命。(3)對於連續式爐來說，爐長方向的平均溫度增加，加強了爐內傳熱，導致同樣產量的工業爐其爐膛尺寸可以縮小20% 以上，換句話說，同樣長度的爐子其產品的產量可以提高20% 以上，大大降低了設備的造價。(4)由於火焰不是在燃燒器中產生的，而是在爐膛空間內才開始逐漸燃燒，因而燃燒雜訊低。(5)採用傳統的節能燃燒技術，助燃空氣預熱溫度越高，煙氣中NOX含量越大；而採用蓄熱式高溫空氣燃燒技術，在助燃空氣預熱溫度非常高的情況下，NOX含量卻大大減少了。(6)爐膛內為貧氧燃燒，導致鋼坯氧化燒損減少。(7)爐膛內為貧氧燃燒，有利於在爐膛內產生還原焰，能保證陶瓷燒成等工藝要求，以滿足某些特殊工業爐的需要。 4. 我國在蓄熱式高溫空氣燃燒技術領域的基礎研究 4.1 高溫空氣燃燒技術的機理研究[1，4-6] 1999年10月，在蕭澤強教授的積極倡導下，北京神霧科技有限公司作為主要支持單位之一與中國科學技術協會工程學會聯合會在北京舉辦了「高溫空氣燃燒新技術國際研討會」。自此，「高溫空氣燃燒技術」的概念正式傳入我國並引起我國科技工作者的高度重視。清華大學、中南大學、東北大學、北京神霧科技有限公司等科研院所對高溫空氣燃燒的機理和低污染特徵進行了一系列研究。 高溫空氣燃燒技術的基本思想是讓燃料在高溫低氧體積濃度氣氛中燃燒。它包含兩項基本技術措施：一項是採用溫度效率高、熱回收率高的蓄熱式換熱裝置，極大限度回收燃燒產物中的顯熱，用於預熱助燃空氣，獲得溫度為800～1000℃，甚至更高的高溫助燃空氣。另一項是採取燃料分級燃燒和高速氣流卷吸爐內燃燒產物，稀釋反應區的含氧體積濃度，獲得濃度為15% ～3%(體積)的低氧氣氛。燃料在這種高溫低氧氣氛中，首先進行諸如裂解等重組過程，造成與傳統燃燒過程完全不同的熱力學條件，在與貧氧氣體作延緩狀燃燒下釋出熱能，不再存在傳統燃燒過程中出現的局部高溫高氧區。 這種燃燒方式一方面使燃燒室內的溫度整體升高且分布更趨均勻，使燃料消耗顯著降低。降低燃料消耗也就意味著減少了CO2等溫室氣體的排放。另一方面抑制了熱力型氮氧化物(NOX)的生成。氮氧化物(NOX)是造成大氣污染的重要來源之一，各工業企業都在設法降低NOX的排放。NOX主要有熱力型和燃料型。HTAC燒嘴主要採用氣體燃料，其中含氮化合物少，因此燃料型NOX生成極少。由熱力型NOX生成速度公式[1]可知，NOX的生成速度主要與燃燒過程中的火焰最高溫度及氮、氧的濃度有關，其中溫度是影響熱力型NOX的主要因素。在高溫空氣燃燒條件下，由於爐內平均溫度升高，但沒有傳統燃燒的局部高溫區；同時爐內高溫煙氣迴流，降低了氮、氧的濃度；此外，氣流速度大，燃燒速度快，煙氣在爐內停留時間短。因此NOX排放濃度低。 4.2 陶瓷球蓄熱室熱工特性的研究[7] 八十年代初新型小陶瓷球蓄熱室技術問世以後，引起了我國熱工界的高度重視。我國從八十年代中後期開始對新型蓄熱室技術進行開發研究，建立了專門的陶瓷球蓄熱室實驗裝置，著重對陶瓷球蓄熱室的阻力特性和換熱特性進行了系統的實驗研究，得出了蓄熱室阻力特性和換熱特性與蓄熱室的結構參數和操作參數之間的基本規律，為蓄熱室的合理設計奠定了基礎。 進行實驗的陶瓷球蓄熱室如圖4所示。
圖4 陶瓷球蓄熱室示意圖4.2.1 阻力特性實驗研究 氣體流經蓄熱室的阻力損失是蓄熱室設計的重要技術指標，了解蓄熱室在冷態和熱態的阻力特性，是合理選擇工業爐的供風系統和排煙系統設備的重要前提。 4.2.1.1 蓄熱室冷態阻力特性的實驗結果 實驗結果表明：陶瓷蓄熱室的阻力損失與蓄熱室的高度成正比；阻力損失與陶瓷球直徑的增大而減小；氣體流經蓄熱室的阻力損失與空塔流速之間呈冪函數關系。 根據實驗結果，採用回歸的方法，得出陶瓷球蓄熱室在冷態條件下的阻力特性方程為： 式中：DP—阻力損失； H—蓄熱體高度；e—蓄熱室孔隙率；u—空塔流速；d—陶瓷球直徑；m—流體的動力粘度系數； r—流體的密度；A、B—系數。 4.2.1.2 蓄熱室內熱態阻力特性的實驗結果 蓄熱室熱態阻力特性實驗主要研究蓄熱室內空氣和煙氣在單位長度上的阻力損失與溫度、氣體的流速以及陶瓷球直徑之間的關系。實驗結果表明：溫度對空氣和煙氣阻力損失的影響成線形關系；阻力損失隨空塔流速的增大而增大，其變化規律為冪函數關系；阻力損失隨著陶瓷球直徑的增大而減小，其變化規律近似反比關系。據此得出的熱態阻力特性方程如下： 式中：r0——標准狀態下的氣體密度；A——由實驗確定的系數；t——空氣或煙氣在周期內的平均溫度；其他符號意義同上。 4.2.2 陶瓷球蓄熱室換熱特性的研究 蓄熱室的工作過程是周期性地通過被預熱介質(助燃空氣或煤氣)與煙氣，也就是周期性地處於放熱和吸熱狀態。在整個過程中，煙氣溫度、空氣溫度、蓄熱體溫度不僅是時間的函數，也隨位置的不同而變化。陶瓷球蓄熱室內換熱過程是包括對流、輻射和傳導在內的復雜的非穩定態傳熱過程。我國學者對陶瓷球蓄熱室這種周期性非穩定態的換熱過程的主要特性進行了較為深入、系統的研究。 4.2.2.1 陶瓷蓄熱室溫度分布特性 通過實驗，掌握了如下規律： a) 空氣出口溫度隨著時間的延長而逐漸降低，其規律近似成線性變化； b) 在一個周期內排煙溫度隨著時間的延長而升高，其規律也近似成線性變化； c) 蓄熱體表面溫度在冷卻期隨著時間的延長而逐漸降低，其規律近似成線性變化； d) 蓄熱體表面溫度在加熱期隨著時間的延長而逐漸升高，其規律近似成線性變化； e) 蓄熱室內部煙氣溫度和空氣溫度沿高度方向的變化也近似成線性變化； f) 蓄熱體表面溫度的變化與空氣和煙氣溫度的變化規律基本一致，在同一位置，球的表面溫度比空氣溫度高40～60℃，比煙氣溫度低45～55℃，球的直徑大時，球與氣體之間的溫差較大、球徑小時，球氣溫差較小。 4.2.2.2 陶瓷球的綜合熱交換系數 從實驗結果得知，隨著換向時間的增加，綜合熱交換系數的值減小，隨著球徑的增大，綜合熱交換系數的值亦減小。根據有關的熱交換理論和實驗的結果，我國學者提出如下的綜合熱交換系數的表達式： 式中：K —綜合熱交換系數；ah—加熱期氣—球之間的換熱系數；ac—冷卻期氣—球之間的換熱系數；d —球的直徑；l —球體的導熱系數；F0 —傅立葉數： ( ：導溫系數，t：換向時間)；A—實驗所確定的系數； 。 4.2.2.3球—氣之間的換熱系數 通過實驗，得出了球—氣之間的換熱系數與氣體溫度、空塔流速、球的直徑的關系，對實驗數據進行數學回歸以後得出如下關系式：

空氣：
煙氣： A，B—系數 4.3 蜂窩型蓄熱體的熱工特性的研究 九十年代初，日本工業爐株式會社田中良一領導的研究小組開始採用熱鈍性小的蜂窩式陶瓷蓄熱器，取得了很好的效果。與球形蓄熱體相比，蜂窩型蓄熱體在比表面積、重量、壓力損失、換向時間等方面具有極大的優越性[1]。在我國，蜂窩型蓄熱體在蓄熱式燃燒系統中的工業應用得到越來越多的重視，歐儉平等人[4]通過數值模擬，對蜂窩型蓄熱體的熱工特性進行了研究，本文對其研究結果進行簡要介紹。 4.3.1蓄熱體格孔壁面應力特性 蓄熱體在使用中，由於格孔孔壁雙面受熱或冷卻，除受溫度作用外，還受各種應力作用，很容易遭受損壞。造成蓄熱體損毀的因素很多，如高溫空氣和燃燒產物的化學作用、溫度急變和熱膨脹等物理作用以及氣流沖刷和高溫荷重等機械作用等等。上述各種因素往往同時存在，但對於某一特定的工作環境，必有一個主要原因。經對國內某廠生產現場被替換的蓄熱體進行研究，發現大部分蜂窩體單元出現不同程度的裂紋和剝落。顯然，脆性應力破裂是造成這一問題的主要原因。 計算結果表明，無論是加熱期還是冷卻期，蜂窩體格孔壁面主要受到法線方向的應力作用，其切向和軸向所受應力分別不到法向應力的1/200和萬分之一。加熱期應力指向壁面，對蓄熱體孔壁產生擠壓，表現為擠壓應力；冷卻期壁面受力方向指向流體，對壁面產生拉曳，表現為拉應力。顯然，如果蓄熱體的壁面所受應力大於其所能承受的最大應力，將導致應力脆裂。頻繁的蓄熱和釋熱過程變換，使得蓄熱體格孔壁面交替地受到拉應力和擠壓應力的作用。流體的流速越大，應力變化越大；換向時間越短，蓄熱體受拉應力和擠壓應力交替作用的影響越大。 4.3.2 蜂窩型蓄熱體的傳熱特性 對蜂窩型蓄熱體傳熱特性的研究結果表明，蓄熱體壁面和氣體間的換熱強烈，狹長的格孔通道對流動和換熱有一定的影響。換向時間對蓄熱體的傳熱特性的影響較大，換向時間越長，煙氣出口溫度越高，蓄熱室的溫度效率和熱回收率越低。氣體流速對蓄熱體的傳熱特性也有影響。氣體的流速越高，煙氣出口溫度越高，余熱回收率越低。 5 蓄熱式高溫空氣燃燒技術在我國的發展 2002年，全國的鋼產量達1.8億噸，全國冶金行業的加熱爐達千座以上，年處理鋼坯可達2億噸，目前我國軋鋼加熱爐的平均能耗為60Kg標煤/噸鋼，國際先進水平的加熱爐平均燃料單耗為51kg標煤/噸鋼。表1列出了日本NKK鋼管公司福山熱軋廠230t/h熱軋步進式加熱爐1996年採用HTAC技術前後的技術參數[7]。 從表1參數不難看出，日本NKK鋼管公司福山熱軋廠改造前的平均能耗為48.6kg標煤/噸鋼，比我國的軋鋼加熱爐少耗能19% ；而改造後NKK公司的軋鋼加熱爐又比改造前節能25% 。按我國每年加熱鋼坯1億噸計算，全國的軋鋼加熱爐改造後達到平均能耗40kg標煤/噸鋼，相當於平均節能33% ，改造後全國鋼鐵行業僅軋鋼加熱爐一項每年可少消耗200萬噸標煤，另外，熱處理爐、鋼包、中間包烘燒器等設備由於工藝上的特殊性，目前的能源利用率更差，其節能的潛力將更大。此外， 還將對鋼鐵行業降低氧化燒損、減少環境污染、降低設備造價，增加單爐產量等方面起到重要的作用。 表1 230噸/小時熱軋步進式加熱爐採用HTAC技術前後的技術參數
綜上所述，新型蓄熱式技術應用在工業爐上可以獲得顯著的節約能源和減少環境污染的效果。我國工業爐窯種類繁多，數量巨大，在我國推廣應用這項新技術，將會帶來巨大的經濟效益和社會效益。北京神霧公司自1995年底成立以來，利用自己研製開發的新型節能燃油、燃氣燃燒器已在全國冶金、機械、石化、陶瓷、玻璃、火力發電等行業的近八百餘家企業的各種工業爐和鍋爐上推廣了WDH系列節能燃燒器，因此對這些行業的工業爐和鍋爐的設備狀況有了較全面的了解。從1996年開始，本公司積極跟蹤國外的先進技術，組織了燃燒、工業爐、熱工自動控制、機械等方面的技術專家集中對蓄熱式高溫空氣燃燒技術在工業爐和鍋爐上的應用進行開發研究。由於該技術的推廣應用不單純是一個燃燒問題，尤其在工業爐領域，由於工業爐種類繁多，工藝要求千差萬別，如果不與具體的工業爐工藝要求相匹配，就不可能開發出實際應用的成熟產品。通過幾年的開發研究，在鋼鐵、機械及有色金屬工業的各種工業爐上的應用研究進展較大，本公司已能為企業提供成熟的技術。在此，以軋鋼加熱爐為例，對我公司開發的技術作一介紹。 5.1空氣、煤氣雙預熱 我國多數軋鋼加熱爐使用發熱值較低的混合煤氣、轉爐煤氣甚至高爐煤氣作為燃料。在燃用低熱值煤氣的情況下，如果單預熱空氣，對廢氣余熱的回收是不充分的。燃用低熱值煤氣和高熱值煤氣，單預熱空氣和空氣、煤氣雙預熱時對廢氣余熱的回收利用情況參見表2 。 由表2可以看出，在燃混合煤氣的情況下，如果只預熱空氣，仍有約34% 的可回收熱沒有得到利用，這是很可惜的；同時也可以看出，燃用低熱值煤氣時，空氣和煤氣雙預熱的效果，比燃用高熱值煤氣時雙預熱的效果大.此外，燃用低熱值煤氣時空氣和煤氣雙預熱，爐子的煙氣可以全部經空氣蓄熱室和煤氣蓄熱室排出，爐子無須設置排多餘高溫煙氣的煙道和煙囪，使爐子的構造和布置簡單化。