주요 원인은 열 강도입니다. 축 방향 화염 버너는 연료와 산소 강화 공기의 매우 집중된 혼합물이 빠르게 상호 작용하도록 강제하여 극심한 국부 화염 온도를 생성합니다. 이 구성에는 불활성 연소 가스로 화염을 희석하는 메커니즘이 없기 때문에 이러한 고온 구역은 제어되지 않고 확장되어 질소와 산소 간의 화학 역학을 가속화하여 상당한 열 NOx를 생성합니다.
산소 강화 연소(OEC) 하에서 축 방향 화염 버너의 연소 가스 희석 부재는 강렬하고 국부적인 과열 지점을 초래합니다. 이러한 열 환경은 촉매 역할을 하여 일반적인 연소 모드에서 발견되는 것보다 훨씬 높은 NOx 수준을 생성하는 반응 역학을 유도합니다.
고온 형성의 역학
집중된 연료-산화제 혼합
축 방향 화염 버너는 반응물의 직접적이고 공격적인 교차를 생성하도록 설계되었습니다.
OEC 조건 하에서는 일반 공기 대신 산소 강화 공기와 연료가 혼합됩니다. 이는 열 흡수체 역할을 하는 불활성 질소의 양을 줄여 화염 내에서 훨씬 더 높은 에너지 밀도를 초래합니다.
희석의 부재
이 특정 버너 구성의 중요한 결함은 연소 가스 희석 메커니즘이 없다는 것입니다.
저배출 기술에서는 사용된 연소 가스가 화염의 전반적인 강도를 낮추기 위해 화염으로 재순환됩니다. 축 방향 버너는 이 기술을 사용하지 않으므로 연소 중에 발생하는 열을 흡수할 완충 장치가 없습니다.
열이 배출에 미치는 영향
고온 구역 형성
희석이 없으면 연소 과정은 균일한 온도 프로파일이 아닌 강렬한 "과열 지점"을 생성합니다.
이러한 구역은 최대 단열 온도를 나타냅니다. 열이 분산되거나 억제되지 않기 때문에 이러한 고온 영역은 연소실 내에서 상당히 확장됩니다.
가속화된 반응 역학
NOx 형성은 열적으로 구동됩니다.
이 확장된 구역 내의 온도가 상승함에 따라 질소와 산소 간의 반응 역학이 가속화됩니다. 이것은 선형 관계가 아닙니다. 열 NOx 생성 속도는 온도에 따라 기하급수적으로 증가하므로 축 방향 화염 버너의 희석되지 않은 열은 배출 제어에 특히 문제가 됩니다.
버너 기술 평가
안정성 대 배출
축 방향 화염 버너의 강렬한 혼합은 안정적인 화염과 강력한 연소를 보장하지만 환경적 비용이 발생합니다. 높은 연소 강도를 보장하는 메커니즘, 즉 집중된 혼합은 NOx 배출량 급증의 직접적인 원인입니다.
열 응력 영향
NOx를 생성하는 동일한 고온 구역은 운영상의 문제를 야기하기도 합니다. 국부적인 강렬한 열은 버너 부품과 주변 내화물에 심각한 열 응력을 가할 수 있으며, MILD 연소 모드에 비해 장비 수명이 단축될 수 있습니다.
귀하의 응용 분야를 위한 버너 기술 평가
연소 전략을 선택할 때 열 강도 요구 사항과 규제 배출 한계 사이의 균형을 맞춰야 합니다.
- 주요 초점이 고강도 열 전달인 경우: 축 방향 화염 버너의 안정성과 열 밀도로 인해 발생하는 NOx를 관리하기 위해 2차 가스 처리 시스템이 필요할 가능성이 높다는 점을 인지하십시오.
- 주요 초점이 배출 최소화인 경우: 최대 온도를 억제하고 열 NOx 형성을 억제하기 위해 연소 가스 재순환(MILD 연소와 같은)을 통합하는 연소 모드를 조사하십시오.
궁극적으로 희석을 통한 최대 화염 온도 제어는 산소 강화 환경에서 NOx를 완화하는 가장 효과적인 방법입니다.
요약표:
| 요인 | 축 방향 화염 버너 영향 | NOx 배출에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 에너지 밀도 | 높음 (산소 강화 연료 혼합) | 최대 단열 온도 증가 |
| 희석 | 최소 (연소 가스 재순환 없음) | 과잉 열을 완충하거나 흡수하지 못함 |
| 온도 프로파일 | 강렬한 국부 과열 지점 | N2 및 O2 반응 역학 가속화 |
| 화염 안정성 | 매우 높고 견고함 | 트레이드오프: 기하급수적으로 높은 열 NOx |
| 운영 스트레스 | 부품에 높은 열 응력 | 내화물 수명 단축 |
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참고문헌
- Minsheng Zhao, Xianzhong Hu. Study on Flow and Heat Transfer Characteristics of Reheating Furnaces Under Oxygen-Enriched Conditions. DOI: 10.3390/pr13082454
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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