低氮燃烧技术原理

范文一:低氮燃烧技术

低氮燃烧技术

1 水泥窑炉系统NOX形成机理大致介绍

2 现有低氮燃烧技术大致介绍

3 低氮燃烧技术的效果

4 改变燃料物化性能

5 提高生料易烧性

6、新型干法水泥应对脱硝的相应措施

1、水泥窑炉系统NOX形成机理大致介绍

1.1NOX的生成机理

窑炉内产生的NOX主要有三种形式,高温下N2与O2反应生成的热力型NOX、燃料中的固定氮生成的燃料型NOX、低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的瞬时型NOX.

1.2热力型NOX:由于是燃烧反应的高温使得空气中的N2与O2直接反应而产生的,以煤为主要燃料的系统中,热力型NOX为辅。

 一般燃烧过程中N2的含量变化不大,根据泽里多维奇机理,影响热力型NOX

生成量的主要因素有温度、氧含量、和反应时间。

 热力型NOX产生过程是强的吸热反应,温度成为热力型NOX生成最显著影

响因素。研究显示,温度在1500K以下时,NO生成速度很小,几乎不生成热力型NO,1800K以下时,NO生成量极少,大于1800K时,NO生成速度每100K约增加6-7倍。

 温度在1500K以上时,NO2会快速分解为NO,在小于1500K时,NO将转

变为NO2,一般废气中NO2占NOX的5-10%,排入大气中NO最终生成NO2,所以在计算环境影响量时,还是以NO2来计算。

可以说,窑炉内的温度及燃烧火焰的最高温度是影响热力型NOX生成量的一个重要指标,也最终决定了热力型NOX的最大生成量。因此,在窑炉设计中,尽量降低窑炉内的温度并减少可能产生的高温区域,特别是流场变化等原因而产生的局部高温区。燃烧器设计中,要具备相对均匀的燃烧区域来保证燃料的燃烧,降低火焰的最高温度。这些都是有效降低热力型NOX的有效办法。

 热力型NOX生成量与氧浓度的平方根成正比,氧含量也是影响热力型NOX

生成量的重要指标。随O2浓度增加和空气预热温度的增加,NOX生成量上升,但会有一个最大值。O2浓度过高时,过量氧对火焰有冷却作用。利用空气时,O2含量增加,过剩空气系数增加,并带入更多吸热的N2,降低火焰温度。NOX生成量因温度降低反而有所降低。

 反应时间也是一个重要指标,热力型NOX生成是个缓慢过程,在高温区域,

反应时间与NOX生成量呈线性关系。窑炉设计中,尽可能地减少燃料和介质在高温区域特别是高氧含量高温区域的停留时间,可有效降低热力型NOX的生成。在窑炉已成型时,在高温区域形成局部低氧或缺氧环境,在低温区域增氧,在保证燃烧充分条件下,也可有效降低热力型NOX的生成。

1.3燃料型NOX:由燃料中N反应而生成,以煤为主要燃料的系统中,燃料型NOX约占60%以上。

 燃料型NOX主要在燃料燃烧初始阶段形成,主要是含氮有机化合物热解产生

的中间产物N、CN、HCN等氧化生成NOX。燃料型NOX较热力型更易于生成。煤的氮含量约0.5-2.5%。

 当煤热解脱去挥发份时,煤挥发份中的N,其一部分以胺类(RNH、NH3)、

和氰类(RCN、HCN)等形式随挥发份析出,挥发份中N占煤中N的比例随煤种和热解温度不同而不同,其最主要的化合物是HCN和NH3。在1800K高温下,一般地煤挥发份N转为NO的比例约10%。

 HCN遇氧后生成NCO,继续氧化则生成NO。如被还原则生成NH,最终生

成N2。已经生成的NO,在还原气氛下也可被NH还原为N2。NH3在氧化气氛中会被依次氧化成NH2、NH,甚至被直接氧化成NO。在还原气氛中,NH3也可以将NO还原成N2。NH3可以是NO的生成源,也可以是NO的还原剂。

可见,挥发份N燃烧时,在氧化气氛特别是在强氧化气氛下,其倾向于向NO转化,在强还原气氛下,其倾向于向N2转化。

在实际生产中,燃烧过程大多数是在氧化气氛中进行的,由于反应和燃烧流场的复杂性,挥发份N不可能全部转化为NO,即使在强还原气氛中,也不可能全部转化为N2,取决于反应温度、氧含量、反应时间以及煤的特性。

 焦碳N在燃烧时也可能生成NOX,一般占燃料型NOX的20-40%。有认为

焦碳N可直接在焦碳表面生成NOX。或者和挥发份N一样,以HCN和CN途径生成NO。研究表明,焦碳N转变为NOX是在火焰尾部焦碳燃烧区生成的,这一部位的氧含量比主燃烧区低,而且焦碳颗粒因温度较高发生熔结,使孔隙闭合,反应比表面积减少,相对挥发份N来说生成NOX量少些。即使在较强氧化气氛下,也会存在焦碳颗粒周围形成局部还原区域,同时碳和煤灰中的CaO催化还原NOX,限制了焦碳N转化为NOX。

 影响燃料型NOX生成因素较多,与温度、氧含量、反应时间,及煤粉的物

理和化学特性有关。

温度

 温度的升高对燃料型NOX生成量有促进作用。在1200℃以下时,其随温度

升高显著增加,温度在1200℃以上时,增速平缓。对于燃料型NOX,燃料中N越高、氧浓度越高、反应停留时间越长,NOX生成量越大,与温度相关性越差。

氧含量

 氧含量的增加,可以形成或强化窑炉内燃烧的氧化气氛,增加氧的供给,促

进燃料中N向NOX的转化。燃料型NOX随过剩空气系数的降低而降低,在a1.1时,热力型NOX含量下降,燃料型NOX仍上升。

燃料型NOX与煤的热解产物和火焰中氧浓度密切相关,如果在主燃烧区延迟煤粉与氧气的混合,造成燃烧中心缺氧,可使绝大部分挥发份氮和部分焦碳N转化为N2。

 不同种类的煤,挥发份含量、氮含量等差异较大。通常挥发份和氮含量高的

煤种生成NOX较多。煤粉细度较细时,挥发份析出速度快,燃烧速度快,加快了煤粉表面的耗氧速度,使煤粉颗粒局部表面易形成还原气氛,产生抑制NOX生成的作用。煤粉细度较粗时,挥发份析出慢,也会减少NOX的生成量。特别是对劣质煤或是着火点较高的煤,这种情况会更明显,控制合适煤粉细度可依据窑况和NOX生成量综合考虑。

 煤挥发份中氧氮比越大,NOX转化率越高。相同氧氮比条件下,过剩空气系

数越大,NOX转化率越大。

1.3瞬时型NOX:在燃烧反应的过程中空气中的N2与燃料过程中的部分中间产物反应而产生的,以煤为主要燃料的系统中,瞬时型NOX生成量很少。可以不作重点关注。

2、现有低氮燃烧技术大致介绍

水泥窑烟气中NOX的控制相对是一个非常复杂的问题,需要强调的是,降低NOX的排放必须是在保证水泥窑正常生产的前提下进行。

2.1、水泥窑烟气中NOX的产生主要来源于燃烧,根据其燃烧过程的特点和燃料的生命周期,目前所掌握的NOX控制方式主要有以下几类。

 针对NOX主要来自燃料本身,对燃烧进行脱氮处理或者选择含N低的燃料、

使用低N的替代燃料,以降低燃料型NOX的生成,不可避免地成为一种选项。在燃料来源具备条件的区域,部分水泥厂采用此种方式也不失为一个办法。

 低氮燃烧技术是通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数,以抑制NOX生成或

破坏已生成的NOX为目的,从而减少NOX排放的技术。

其主要方式有:采用低NOX燃烧器、空气/燃料分级燃烧技术、改变燃料物化性能技术、改变生料易烧性等方面。

 针对烟气的脱硝技术,主要是根据NOX具有的还原、氧化和吸附等特性开发

出的一项技术。主要有比较成熟的SNCR和SCR法、湿法脱硝、生物脱硝等。

2.2低氮燃烧技术

低氮燃烧技术主要是对应NOX的两种生成机理,从降低燃烧温度、窑炉内温度来减少NOX生成,改变煤粉着火区域和燃烧区域的气氛来达到抑制NOX的生成或促进NOX向N2转变。

低氮燃烧技术只发生初期投资而没有运行费用,是一种较经济的控制NOX的方法。通过采用炉内低NOX燃烧技术,能将NOX排放浓度降低20-30%。各种炉内低NOX燃烧技术均涉及窑炉燃烧的安全和效率问题,其存在一定局限性,多种技术组合使用后NOX生成降低率可以达到20-40%。

2.3低氮型燃烧器

回转窑中的热力型NOX主要是由窑头燃烧产生的,相关资料显示,窑头燃烧排放的氮氧化物主要是NO,约占95%。提高一次风喷出速度,提高一次风喷出动量,降低一次风用量,可以显著降低回转窑中NOX的生成量。设计特殊燃烧器内部结构,改变风煤比例,产生燃料着火区有类似空气分级、燃料分极法的效果,在保证煤粉着火燃烧的同时,可有效地抑制NOX的生成。大体上都在宣传有20-30%的降低效果。低氮燃烧器为了达到降低NOX目的,一般都采用低温燃烧或低氧燃烧技术,对燃料适应性相对较差,在目前水泥企业使用原煤质量趋向变差的情况下,对低氮燃烧器提出了更高的要求。

2.4分级燃烧技术

分级燃烧技术是将煤、燃烧空气及生料分别引入,以尽量减少NOX生成和尽可能将NOX还原成N2的技术。

空气分级燃烧技术是将燃烧所需的空气分级送入炉内,使燃烧在炉内分级分段燃烧。燃烧区域的氧浓度对各种类型的NOX生成都有很大影响。当过剩空气系数a

燃料分级技术是把燃烧分成两股或多股,创造三个燃烧区域:富氧区域、缺氧区域、燃尽区域。在富氧区域,供入分解炉用煤的70-90%,此处空气过剩系数a约1.2,NOX生成。在缺氧区供入10-30%的分解炉用煤量,此处空气过剩系数a约0.8-0.9,形成很强的还原气氛,将富氧区形成的NOX还原成N2。燃尽区再供入部分三次风,在正常过剩空气系数a约1.1条件下,使产生的CO和飞灰

中的碳燃烧完全。

水泥窑的燃料分级燃烧技术还有,在窑尾烟室和分解炉之间建立还原燃烧区域,将炉用煤分一部分供入此区域,在缺氧燃烧条件下产生CO、H2、HCN和固定碳等还原剂,与窑内来的烟气中的NOX发生反应,将NOX还原成N2。同时,煤粉在缺氧条件下,也相应地抑制了其自身燃料型NOX的产生。

3 低氮燃烧技术的效果

低氮燃烧器,对氮氧化物的降低约在15-30%

空气分级燃烧技术,对氮氧化物的降低约在20%

燃料分级燃烧技术,对氮氧化物的降低约在20-30%

但并不是简单的叠加效果,还没有很有说服力的实例,证明上述技术措施同时采用时,其NOX排放浓度会降低50-60%,一般是20-40%。

4 改变燃料物化性能

不同性能、不同细度的煤粉在炉内生成NOX量有较大变化。分解炉内使用无烟煤较烟煤NOX生成量约提高300mg/Nm3。有一种说法,在分解炉内使用高挥发份的褐煤替代难燃的煤时,NOX生成量会显著地降低,这可能与分级燃烧技术有相同的原理。

同样地,较细的煤粉可以在燃烧区域内出现与分级燃烧相似的现象,挥发份和固定碳可以在火焰不同区域燃烧。

5 提高生料易烧性

具备条件时,在不影响产质量情况下,有意识地调整熟料配料方案,不过分地追求KH值,适当地降低生料细度,选择易烧性好的原料,甚至加入矿化剂等,有效地提高生料易烧性,为可以有效地降低窑内烧成温度,也是降低窑内热力型NOX生成量的一个办法。一般有降低NOX生成量5-10%的效果。

6、新型干法水泥应对脱硝的相应措施

新型干法水泥,在回转窑内,窑头燃烧器产生火焰,其火焰温度一般要求1700℃以上,窑内物料烧成带温度要控制在1350-1450℃以上,窑内过渡带至窑尾气相温度一般在1000℃以上。分解炉内,一般控制在850℃以上,部分区域可达1000℃。可见,水泥熟料烧成系统中,窑头及窑内产生的NOX以热力型和燃料型为主,分解炉内以燃料型为主。

 水泥窑NOX的控制和减排可采取的措施有以下几点:

。选取合适的原材料和熟料配料方案,使用矿化剂,在保证熟料质量前提下尽可能地降低烧成温度,给NOX的生产控制创造温度条件。

。在具备条件的区域,使用优质低氮燃料。

。控制适当的煤粉细度来降低NOX的生成量。

。优化操作,控制系统的漏风量、降低系统热耗,从总量上降低NOX。 。使用合适的低氮型燃烧器

。设计或改造分解炉结构和炉容,保证燃料充分燃烧同时,控制合理温度场。 。采用分级燃烧技术。

。投入SNCR和或SCR技术的脱硝系统。

 水泥行业脱硝技术如火如荼。出现的观点也比较多,有观点认为只有上SNCR

和或SCR才能根本地解决水泥行业的脱硝问题。相应地水泥行业脱硝是为了完成环境排放要求而增加的一种新投入和新成本。实际上投入和使用低氮燃烧技术,不仅可以有效地降低NOX的生成量,直接达到水泥行业将执行的新排放标准要求,即使在排放要求较高地区,也是大幅降低脱硝成本的可靠措施。低氧燃烧技术与水泥厂工艺生产管理并行不悖,其降低NOX生成量的大多数措施与水泥工艺生产管理要求是一致的,是稳定产质量、降低煤耗、电耗等能耗的必然措施。

范文二:低氮分级燃烧技术

低氮分级燃烧技术

一.低NOx优化燃烧技术的分类及比较

为了实现清洁燃烧,目前降低燃烧中NO、排放污染的技术措施可分为两大类:一类是炉内脱氮,另一类是尾部脱氮。

1.1炉内脱氮

炉内脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中NOx的生成,又称低NOx燃烧技术,下表给出了现有几种典型炉内脱氮技术的比较。

1.2尾部脱氮

尾部脱氮又称烟气净化技术,即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附,从而降低NOx排放。烟气脱氮的处理方法可分为:催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。

催化还原法是在催化剂作用下,利用还原剂将NOx还原为无害的N2。这种方法虽然投资和运转费用高,且需消耗氨和燃料,但由于对NOx效率很高,设备紧凑,故在国外得到了广泛应用,催化还原法可分为选择性非催化还原法和选择性催化还原法相比,设备简单、运转资金少,是一种有吸引力的技术。

液体吸收法是用水或者其他溶液吸收烟气中的NOx。该法工艺简单,能够以硝酸盐等形式回收N进行综合利用,但是吸收效率不高。

吸附法是用吸附剂对烟气中的NOx进行吸附,然后在一定条件下使被吸附的NOx脱附回收,同时吸附剂再生。此法的NOx脱除率非常高,并且能回收利用。但一次性投资很高。

炉内脱氮与尾部脱氮相比,具有应用广泛、结构简单、经济有效等优点。表2中各种低NOx燃烧技术是降低燃煤锅炉NOx排放最主要也是比较成熟的技术措施。一般情况下,这些措施最多能达到50%的脱除率。当要进一步提高脱除率时,就要考虑采用尾部烟气脱氮的技术措施,SCR和SNCR法能大幅度地把NOx排放量降低到200mg/m3,但它的设备昂贵、运行费用很高。

根据我国发展现状和当前经济实力还不雄厚的国情,以及相对宽松的国家标准CB13223一2003,在今后相当长一段时间内,我国更适合发展投资少、效果也比较显著的炉内脱氮技术。即使采用烟气净化技术,同时采用低NOx燃煤技术来控制燃烧过程NOx的产生,以尽可能降低化设备的运行和维护费用。

表2中各炉内脱氮技术又以燃料分级效率较高。燃料再燃技术是有效的降低NOx排放的措施,早在1980年日本的三菱公司就将天然气再燃技术应用于实际锅炉,NOx排放减少50%以上。美国能源部的“洁净煤技术”计划也包括再燃技术,其示范项目分别采用煤或天然气作为再燃燃料,NOx排放减少30%到70%。在日本、美国、欧洲再燃技术大量应用于新建电站锅炉和已有电站锅炉的改造,在商业运行中取得良好的环境效益和经济效益。在我国燃料再燃烧技术研究和应用起步较晚,主要是因为我国过去对环保的要求较低,另一方面则是出于技术经济上的考虑。进入90年代,我国严重缺电局面开始缓和,大气污染日益严重,

1994年全国85个大中城市中NOx超标的城市就有30个,占35%。1998年对全国322个省控城市量监测结果分析,NOx年日平均值范围在0.006一0.152mg/m3,全国平均为0.037mg/m3,治理大气污染成为十分迫切的任务。随着环保要求的不断提高,研究适应我国国情的低成本的再燃低NOx燃烧技术具有良好的前景。

二.分级燃烧原理

抑制NOx 的生成可采取的措施有:

1.降低锅炉峰值温度,将燃烧区的煤粉量降低。

2.降低氧浓度(即降低过量空气系数),将部分二次风管堵住。

3.由于要保证锅炉的出力,可将部分煤粉和空气从锅炉上部投入,这样就控制了燃烧火焰中心区域助燃空气的数量,缩短燃烧产物在高温火焰区的停留时间,避免了高温和高氧浓度的同时存在。

4.在炉膛中设立再燃区,利用在主燃区中燃烧生成的烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm等,将NO的还原成N2。

如示意图1所示。

图1 分级燃烧原理图

将80%~85%的燃料送入主燃区,燃料在主燃区燃烧生成NOx ,15%~20%的燃料送入再燃区,再燃区过量空气系数小于1.0(α

超细煤粉是指粒径小于43μm的煤粉,根据有关研究,这个尺度的煤粉有与雾化燃油相同的燃烧特性。在工程应用中,可以用浓淡分离

器从常规煤粉中分离。

三.分级燃烧的技术特点

1.优异的低负荷不投油稳燃能力。

该设计的理念之一是建立煤粉早期浓缩着火,为此公司开发了高效浓淡分离装置、两层浓浓、淡淡一次风合用一层一次风室,中间完全分隔的一次风煤粉燃烧器、周界齿形的煤粉燃烧喷嘴,同时一次风煤粉反切射流技术,极大地提高锅炉的不投油低负荷稳燃能力。根据设计和校核煤种的着火特性,选用合适的煤粉浓缩比、煤粉喷嘴、和浓一次风反切角度,在煤种允许的变化范围内确保煤粉及时着火稳燃,并且燃烧器状态良好。

2.优异的煤粉高效燃尽、防结渣及高温腐蚀的特性

首先,高浓度煤粉的早期着火提高了燃烧效率;同时通过在炉膛的不同高度布置底部二次风、偏置二次风、上部OFA 和空间分离的S-OFA,将炉膛分成三个相对独立的部分:燃烧区,NOx还原区和燃尽区。在每个区域合理的控制各自的过量空气系数,这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数,在有效降低NOx 排放的同时能最大限度地提高燃烧效率;第三,通过燃烧器区域的刚性偏置二次风,在炉膛壁面附近形成低煤粉浓度的氧化区,避免了炉膛结渣和高温腐蚀的发生。第四,本技术将煤粉浓淡分离,所有浓一次风煤粉都布置在了燃烧区域下部,相当于提高了煤粉燃尽高度及NOx还原高度,有利于提高锅炉燃烧效率及降低NOx的排放水平。

3.超低的NOx燃烧排放特性

分级燃烧技术的最突出特点是超低NOx燃烧特性,在保证稳燃高效的前提下,通过采用高效浓淡分离技术、空间燃烧分级技术、一次风逆向射流等手段不仅保证煤粉早着火,稳定燃烧,通过采用上下、左右可调燃尽风喷口技术,实现炉内按需供风和降低炉膛出口烟温偏差,更重要的是实现了锅炉超低NOx的燃烧排放。

4.优异的小油点火稳燃能力。

该设计采用在大量工业应用的煤粉气化小油燃烧点火技术,在第一层的浓、淡一次风的煤粉燃烧器中布置了小油点火装置,可以在锅炉冷态以及热态启动时完全不投入大油枪,极大地降低了锅炉的启动和在更低负荷下的稳燃油耗。

5.分离燃尽风SOAF还具有较好的降低炉膛出口烟温偏差特性

采用空间空气的分级燃烧技术不仅是降低NOx排放、提高煤粉燃尽率的重要手段,同时采用对SOFA的水平摆动调整,更有助于降低炉膛出口两侧烟温偏差而导致的过热器及再热器壁温偏差的作用

6. 五大技术特点保证锅炉改造后大幅提高锅炉运行经济性

CEE超低NOx燃烧技术无任何运行成本,它不仅实现锅炉的超低NOx排放,同时实现了锅炉高效稳燃、防结渣、防高温腐蚀、低负荷不投油稳燃、锅炉小油点火稳燃的特性,扩大了锅炉的煤种适应性等功能,在工业化应用中取得了优异的效果。

四、改造方案(烟煤)

下面以典型的300MW四角切圆燃烧锅炉为例介绍基于分级燃烧技术的CEE低氮燃烧技术:

整个燃烧系统的各喷嘴布置示意见图1所示。

1. 锅炉燃烧系统各喷嘴布置示 图2 CEE燃烧技术的炉膛纵向空间

燃烧组织示意图

图3 CEE燃烧技术的一室两层浓一次风煤粉燃烧器示意图

图4 CEE主燃烧器区域炉膛水平截面燃烧组织示意图

首先,采用在各煤粉管道中布置的的旋风分离器对一次风煤粉进行浓淡分离,两个浓浓、淡淡的一次风煤粉进入一个一次风室,构成一个一室两层的煤粉燃烧器。从下往上,一次风煤粉喷嘴依次为:两室四层浓浓一次风、一层浓淡一次风、两层淡淡一次风,见图1所示。

第二,将燃烧区域分成上下三个区域,下部为由两层四室浓一次风构成的主燃烧稳燃区,中部为两层四室的淡一次风构成的NOx还原区,顶部为由在主燃烧区上部布置的两层分离SOFA构成的燃尽区,见图2所示。

第三,在炉膛燃烧区域的水平截面,一次风喷嘴射流反切,在每层浓一次风喷嘴上部布置一层刚性的偏置二次风,这样构成了在炉膛中央的高浓度煤粉、高温、低氧的主燃烧区,在炉膛壁面附近构成了低煤粉浓度、低温、高过量空气系数的氧化区;同时SOFA燃尽风喷嘴反切,并可水平、上下摆动,调节炉膛出口火焰温度和避免炉膛出口两侧烟温偏差,见图2、图4、图5所示。

第四,一次风煤粉燃烧器采用齿形低NOx煤粉喷嘴,见图6所示。该结构类似于WR宽调节比燃烧器,但采用了本公司的摆动配合结构,减少了煤粉喷嘴的周界风设计,而在煤粉喷嘴上下两侧各增加了一层二次风,见图2所示。

第五,在最下层的浓一次风和淡一次风燃烧器布置小油点火装置,以保证冷热态锅炉启动的少油点火启动,以及实现锅炉非正常的超低负荷(低于的30%MCR)的节油稳燃。

五、CEE超低NOx燃烧系统技术特点

CEE技术的最突出特点是超低NOx燃烧特性,在保证稳燃高效的前提下,通过采用高效浓淡分离技术、空间燃烧分级技术、一次风逆向射流等手段不仅保证煤粉早着火,稳定燃烧,通过采用上下、左右可调燃尽风喷口技术,实现炉内按需供风和降低炉膛出口烟温偏差,更重要的是实现了锅炉超低NOx的燃烧排放。它包含了两大核心技术特点:

(一)、纵向空间的三区分布

在距主燃烧器区顶部约3米以上,布布置了三层SOFA燃尽风,约占总风量的25%左右,它首先保证了主燃烧器区与高位燃尽风之间有足够的还原高度,是降低燃料型及热力型NOx的主要手段;同时,所有燃尽风喷口均设计为可上下左右摆动喷口,实现按需靶向送风及调整锅炉出口烟温偏差。

将主燃烧区分成上下两个浓淡燃烧空间,对于300MW锅炉的五层煤粉燃烧器,下部布置两室四层的浓一次风煤粉低NOx齿形燃烧器,中间为第三室的浓淡上下分离低NOx齿形煤粉燃烧器,上部为两室四层的淡一次风煤粉低NOx齿形燃烧器,上下四室八层的浓、淡煤粉喷嘴都可以分层独立调节。一次风煤粉全部采用管道型高效低阻力旋风分离器,分离后浓淡比为8:2(质量浓度比),阻力约200Pa左右。

这样在主燃烧区域,构成的下部四层浓煤粉燃烧器组成具有高着火稳燃特性的主燃烧区,保证占锅炉80%左右的煤粉的下部整体集中布置,对着火燃尽有利,运行时通过调整可以适当降低此区域的过量空气系数,此区域炉温达到较高水平,在缺氧的状态下,NOx还原物大量析出,进入主燃烧区上部,还原已生成的NOx,运行时此区域过量空气系数在1.0左右,保证锅炉炉膛主燃烧区足够高的温度水平。

该技术在炉膛纵向空间上构成了大空间尺度的燃料上下浓淡分级燃烧、空气分级燃烧特性,对于降低煤粉燃烧的燃料型NOx形成和热力型NOx形成具有极其明显的效果。

(二)、燃烧区域水平截面的两区分布

在主燃烧区域,本技术将所有浓、淡一次风射流采用反切布置,同时在两层一次风之间,布置一层刚性偏置二次风射流,其余主燃烧器二次风维持原切圆射流角度不变。

该设计,在炉膛水平截面上形成了特性截然不同的中心区与近壁区燃烧空间分布。浓、淡一次风反切使一次风煤粉气流逆向冲进上游来的高温烟气,使煤粉在此区域着火燃烧,对稳燃及燃尽相当有利。有利于在炉膛主燃烧器区域组织一个高煤粉浓度、高温、低氧的燃烧核心区。同时,在较低的过量空气系数下,燃料型NOx的生成会得到

有效抑制,较低的燃烧温度可在根本上抑制温度型NOx的产生,从而达到炉内燃烧低NOx的目标。

六、CEE超低NOx燃烧系统技术改造指标

1. 锅炉额定负荷下,锅炉的效率大于94%,飞灰含碳量小于2%;

2. 锅炉额定负荷下,锅炉NOx排放量为150~180 mg/Nm3;在BMCR负荷下,NOx排放量低于180mg/Nm3;

3. 相比于改造前,锅炉启动的节油率达到80%以上;

4. 炉膛不结渣,无高温腐蚀情况发生;

5. 锅炉最低不投油稳燃负荷为35%MCR;

6. 炉膛出口两侧烟温偏差减小15℃,各受热面受热均匀,受热面壁温正常;

7. 一次风煤粉燃烧器更换寿命4年以上;

范文三:低氮燃烧技术的应用

低氮燃烧技术在南化公司#1锅炉上的应用

武汉燃控科技热能工程有限公司 彭良才

我国能源结构中 70~80%由煤的燃烧提供,每燃烧一吨煤,就要产生5~30kg 氮氧化物。目前我国现役煤粉锅炉排烟中的NOx的浓度范围在600~1200mg/m3,每100亿kWh的火力发电量约排放3.9~8.8万吨的NOx。NOx是大气的主要污染物之一[1]。为满足国家对NOx排放浓度的控制要求,中国石化南化公司对锅炉进行低氮燃烧技术改造,实现锅炉超低NOx排放的同时实现锅炉高效稳燃、防结焦、防高温腐蚀及低负荷不投油稳燃等。 1. 锅炉概况

锅炉为单锅筒、自然循环、集中下降管、“π”布置固态排渣炉。锅炉前部为炉膛,四周布满膜式水冷壁。炉膛出口布置屏式过热器,水平烟道装设了两级对流过热器。炉顶水平烟道两侧及转向室设置了顶棚和包墙过热器,尾部竖井交错布置两级省煤器和两级空气预热器。采用钢球中间储仓式制粉系统,乏气送粉。除渣设备采用刮板捞渣机。

锅炉采用四角布置不可摆动直流式煤粉燃烧器。炉内假想切圆直径为φ600mm。每角燃烧器由4层二次风喷口和2层一次风喷口组成。每角燃烧器布置型式为:2-1-2-2-1-2。

目前锅炉烟气中 NOx排放浓度700mg/Nm3左右。 2. 空气分级原理

将燃烧所需的空气量分成两级送入炉膛,使主燃烧区内过量空气系数在0.75~ 0.85,燃料先在富燃料条件下燃烧,使得燃烧速度和温度降低,延迟了燃烧过程,在还原性气氛中大量含氮基团与NOx反应,提高了NOx向N2的转化率,降低了NOx在这一区域的生成量。约20~30%未燃尽煤粉将进入富氧燃尽区进行充分燃烧,同时未燃尽碳中含有的N也将在富氧燃尽区反应生成氮氧化物,最终随着烟气排除炉膛。这一部分氮氧化物约占常规低氮燃烧技术氮氧化物排放值的40~60%,主燃烧区过量空气系数越大其所占比例越小。

为了进一步降低这部分氮氧化物的生成,我公司采用了双级燃尽风(示意图见4-3)技术。此技术将燃尽风分为高位燃尽燃尽风和低位混合燃尽风。分段后

的燃尽风在保证主燃烧区过量空气系数处于0.75~0.85的同时,通过对燃尽风的分层实现了降低未燃尽碳进入富氧区域的比例。

低位混合燃尽风将主燃烧区域的过量空气系数提高到0.95左右同时,对炉内烟气进行了进一步的混合,即有利于氮氧化物的还原又有利于煤粉的燃烧。在确保还原气氛的情况下,将进入高位燃尽区的未燃尽碳降至约5%,同时将主燃烧区由于混合不均匀而无法得到还原的氮氧化物还原,最终使排出炉膛的氮氧化物大大降低。

高位燃尽燃尽风送入炉膛后,形成富氧燃烧区。此时空气量虽多,但因火焰温度低,且煤中析出的大部分燃料在主燃区已反应完成,最终氮氧化物生成量不大,同时空气的供入使煤粉颗粒中剩余焦炭充分燃尽,保证煤粉的高燃烧效率,最终炉内垂直空气分级燃烧可使氮氧化物生成量降低。

图1 喷口布置图

3.改造方案

本次改造设计理念采用空气分级原理,结合浓淡分离技术及局部燃料分级原理[3]。根据锅炉目前运行状况,此次方案各层风管标高基本不变,燃烧器维持原来切圆不变,在标高16m和18m处增加两层燃尽风喷口(见图1)。

一次风管采用水平浓淡,一次风喷口采用耐磨、耐高温材质制造,满足锅炉运行的需要。所有一次风耐热喷口更换为新型结构。一次风煤粉喷口在淡侧布置有侧偏风,保护喷口,改善喷口区域氧化性气氛,防止结焦。

为了避免采用分级燃烧后主燃烧区风量减少带来的动力场变化,二次风喷口根据低氮燃烧的配风要求进行更换。下二次风喷口面积减小,保证此层气流刚性,增强托粉效果;C层二次风采用部分偏置二次风,分离部分二次风偏向水冷壁,改善水冷壁附近氧化性气氛,降低结焦风险。

燃尽风布置在标高16米和18米左右;燃尽风为两层布置,风量占总风量的24%左右(见表1);喷口内叶片可以实现上下20度摆动,左右15度摆动,假想

切圆直径为600mm。 4. 运行数据及分析

4.1改造前锅炉情况 表1改造前后配风对比表

南化公司#1锅炉改造前,委托设计方针对锅炉经常出现的负荷做摸底试验。通过燃烧中观察,

燃烧器喷口处有结焦现象,水冷壁

壁面比较干净。有些二次风门有卡塞、变形现象,故显示的二次风门开度,不准确。根据试验结果,锅

炉烟气中 NOx排放浓度在750mg/Nm3左右,锅炉效率在90%

以下。(详细情况见表2)

表2 摸底试验数据表

4.2改造后锅炉情况

南化公司委托设计方完成了#1锅炉低氮燃烧器改造后的热态调试工作,并对以后运行工作进行指导。通过热态测试的结果看:(详细数据见表3)

(1)由于对锅炉尾部受热面进行了改造,排烟温度低于原设计值8℃左右,比未改造前实际运行温度低约20℃,故排烟热损失减少了约1.3%,锅炉效率比

改造前增加了约1%;

(2)为保证燃尽率,将煤粉细度R90由原来的22%降低到18%左右,低氮燃烧器改造后飞灰和炉渣可燃物没有明显增加。

(3)工况T1、T2、T3和T4分别采用了倒塔配风、均等配风、正塔配风及束腰配风,进行对比发现,正塔配风对于降低NOx排放效果优于其他形式。

(4)通过工况T4发现,上层燃尽风100%开度,下层燃尽风50%开度,降低NOx效果最佳,折算到6%O2下的NOx排放浓度显著下降,排放浓度值为325mg/Nm3;飞灰可燃物含量为3.26%,炉渣可燃物含量为9.7%。

(5)测试中,减温水量与摸底试验相比较,没有明显升高,维持在20t/h左右。

(6)通过观察,燃烧器喷口区域的结焦情况有所缓解。

表3 热态调试数据表

5. 优化运行

根据热态调试结果,结合锅炉运行的实际情况,进一步对运行操作优化: (1)控制煤粉细度R90在18%左右;

(2)炉膛出口氧量(高省出口),高负荷时控制在2.0%—3.0%,低负荷时控制在3.0%左右;

(3)风门开度采用均等配风方式,上三层开度在50~60%;为提高炉渣的燃

尽率,AA层开度在70~80%;

(4)由燃尽风的水平摆动调整炉膛出口烟温偏差,二次小风门不参与调整。 6. 结论

南化公司#1锅炉低氮燃烧改造后燃烧系统NOx排放质量浓度从700 mg/Nm³降低到350 mg/Nm³左右,脱氮效率达到了50%。

低氮燃烧器改造后,对锅炉运行有不同程度的影响,还需要运行人员在以后的工作中不断摸索,优化运行,充分发挥低氮燃烧技术综合运用的良好效果。

范文四:低氮燃烧的原理

氮氧化物的生成与温度有密切的关系,一般火焰温度越高,氮氧化物的生成越多,反之亦然,这也是流化床炉得以环保的原因之一。 低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股,浓相在内,更靠近火焰中心;淡相在外,贴近水冷壁。浓相在内着火时,火焰温度相对较高,但是氧气比相对较少,故生成的氮氧化物的几率相对减少;淡相在外,氧气比相对较大,但由于距火焰高温区域较远,温度相对较低,故氮氧化物的生成也不会很多。

根据氮氧化合物生成机理,影响氮氧化合物生成量的因素主要有火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停留时间和煤的特性,而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面:降低火焰温度,防止局部高温;降低过量空气系数和氧浓度,使煤粉在缺氧的条件下燃烧。

简介: 用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放,统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中,低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。

关键字:燃烧条件 NOx NOx燃烧技术 低NOx燃烧器

用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放,统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中,低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。

目前主要有以下几种:

1 低过量空气燃烧

使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行,随着烟气中过量氧的减少,可以抑制NOx的生成。这是一种最简单的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15-20%。但如炉内氧浓度过低(3%以下),会造成浓度急剧增加,增加化学不完全燃烧热损失,引起飞灰含碳量增加,燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时,应选取最合理的过量空气系数。

2 空气分级燃烧

基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段,将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70-75%(相当于理论空气量的80%),使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α<1,因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此,不但延迟了燃烧过程,而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率,抑制了NOx在这一燃烧中的生成量。为了完成全部燃烧过程,完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA(over fire air)――称为"火上风"喷口送入炉膛,与第一级燃烧区在"贫氧燃烧"条件下所产生的烟气混合,在α>1的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分两级供入炉内,故称为空气分级燃烧法。

这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内的过量空气系数越小,抑制NOx的生成效果越好,但不完全燃烧产物越多,导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此为保证既能减少NOx的排放,又保证锅炉燃烧的经济性和可*性,必须正确组织空气分级燃烧过程。

若用空气分级燃烧方法改造现有煤粉炉,应对前墙或前后墙布置燃烧器的原有炉膛进行改装,将顶层燃烧器改作"火上风"喷口,将原来由顶层燃烧器送入炉膛的煤粉中形成富燃料燃

烧,从而NOx生成。可降低15-30%。新设计的锅炉可在燃烧器上方设"火上风"喷口。

3 燃料分级燃烧

在燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时,会发生NO的还原反应,反应式为:

4NO+CH4 =2N2+CO2+2H2O

2NO+2CnHm+(2n+m/2-1)O2 =N2+2nCO2+mH2O

2NO+2CO =N2+2CO2

2NO+2C =N2+2CO

2NO+2H2 = N2+2H2O

利用这一原理,将80-85%的燃料送入第一级燃烧区,在α>1条件下,燃烧并生成NOx。送入一级燃烧区的燃料称为一次燃料,其余15-20%的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区,在α

一般,采用燃料分级可使Nox的排放浓度降低50%以上。在再燃区的上面还需布置"火上风"喷口,形成第三级燃烧区(燃尽区),以保证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。这种再燃烧法又称为燃料分级燃烧。

燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料,例如煤粉炉可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉炉更多采用碳氢类气体或液体燃料作为二次燃料,这是因为和空气分级燃烧相比,燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃烧区,这合行燃料和烟气在再燃区内的仪时间相对较短,所以二次燃料宜于选用煤粉作为二次燃料,也要采用高挥发分易燃的煤种,而且要磨得更细。

在采用燃料分级燃烧时,为了有效地降低NOx排放,再燃区是关键。因此需要研究在再燃区中影响Nox浓度值的因素。

4 烟气再循环

目前使用较多的还有烟气再循环法,它是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉内,或与一次风或二次风混合后送入炉内,这样不但可降低燃烧温度,而且也降低了氧气浓度,进而降低了NOx的排放浓度,。从空气预热器前抽取温度较低的烟气,通过再循环风机将抽取的烟气送入空气烟气混合器,和空气混合后一起送入炉内,再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比,称为烟气再循环率。

烟气再循环法降低NOx排放的效果与燃料品种和烟气再循环有关。经验表明,烟气再循环率为15-20%时,煤粉炉的NOx排放浓度可降低25%左右。NOx的降低率随着烟气再循环率的增加而增加。而且与燃料种类和燃烧温度有关。燃烧温度越高,烟气再循环率对NOx降低率的影响越大。

电站锅炉和烟气再循环率一般控制在10-20%。当采用更高的烟气再循环率时,燃烧会不稳定,未完全燃烧热损失会增加。另外采用烟气再循环时需加装再循环风机、烟道,还需要场地,增大了投资,系统复杂。对原有设备进行改装时还会受到场地的限制。

烟气再循环法可在一台锅炉上单独使用,也可和其它低NOx燃烧技术配合使用,可用来降低主燃烧器空气的浓度,也可用来输送二次燃料。需进行技术经济比较。

5 低NOx燃烧器

煤粉燃烧器是锅炉燃烧系统中的关键设备。不但煤粉是通过燃烧器送入炉膛,而且煤粉燃烧所需的空气也是通过燃烧器进入炉膛的。从燃烧的角度看,燃烧器的性能对煤粉燃烧设备的可*性和经济性起着主要作用。从NOx的生成机理看,占NOx绝大部分的燃料型NOx是在煤粉的着火阶段生成的,因此,通过特殊设计的燃烧器结构以及通过改变燃烧器的风煤比例,可以将前述的空气分级、燃料分级和烟气再循环降低NOx浓度的大批量用于燃烧器,以尽可能地降低着火氧的浓度适当降低着火区的温度达到最大限度地抑制NOx生成的目的,这就是低NOx燃烧器。低NOx燃烧器得到了广泛的开发和应用,世界各国的大锅炉公司,为使其锅炉产品满足日益严格的NOx排放标准,分别开发了不同类型的低NOx燃烧器,可达到NOx降低率一般在30-60%。

6 煤粉炉的低NOx燃烧系统

为更好地降低NOx的排放量和减少飞灰含碳量,很多公司将低NOx燃烧器和炉膛低NOx燃烧(空气分级、燃料分级和烟气再循环)等组合在一起,构成一个低低NOx燃烧系统。

7 液态排渣炉的低NOx燃烧

目前旋风炉、切向燃烧液态炉和U型火焰液态炉仍有大量设备在运行。现代化的大型液态排渣炉主要是采用U型火焰燃烧方式。在不采取降低NOx的措施时,其Nox排放值一般均超过2000mg/Nm3,所以近年电站煤粉炉多倾向于固态排渣沪。其主要降低NOx的措施有:

a) 采用WS型低NOx燃烧器,并采用再循环烟气和一次风或二次风混合以使着火区成为富燃料燃烧区,可使NOx降低25%。

b) 增设三次风。当采用烟气再循环并取三次风份额为20%时,锅炉的NOx排放量可降至1000mg/Nm3以下。

c) 使用细颗粒煤粉

8 层燃炉降低NOx排放的方法

我国使用最普遍的层燃炉是链条炉。链条炉燃料层燃烧过程本身存在着类似于空气分级燃烧的特点,其NOx排放比煤粉炉低得多,在450mg/Nm3以下。可以采用适用于煤粉炉的低NOx燃烧技术。如采用低过量空气系数,可降低20%;如在除尘器后将再循环烟气引入炉膛内,可降低20%;采用燃料分级燃烧时,可降低50%。

PS:

煤的元素分析组成有:碳、氢、氧、氮、硫,其中碳氢硫为可燃质,特别是碳氢更为重要。碳在煤中含量最大为50%—60%,且碳的发热量大为32700kj/kg,氢的含量虽少,一般只有1%—6%,但其发热量最大,为120000kj/kg。硫虽然能燃烧放热,但因其含量少0.5%—3%,发热量又低,仅有9040kj/kg,特别是硫在燃烧后会生成so2,对环境有不理影响。氧和氮都是不可燃质,且氮在燃烧过程中会生成nox,所以氧氮称为煤中的内部废物。 煤的工业分析:碳、氢、氧、氮、硫(挥发分)水分、灰分等组成。

标煤的发热量:29270kj/kg。

煤灰的结焦:影响煤灰熔融性的因素,主要是煤灰的化学组成和煤灰周围高温的环境介质。在运行中只能控制后者来尽量降低结焦。基本上是炉膛温度,炉膛出口温度不要高过煤灰的灰熔点1350度。

褐煤—无烟煤:褐煤差煤,挥发分高,易着火,发热量低。无烟煤好煤,挥发分低,发热量高。

低nox:nox会污染环境,还会促使硫化物的生成。

低nox燃烧器:浓淡分离技术,将燃烧器局部的煤粉浓度提高了相对的就降低了此局部区域的一次风量,则煤粉气流中的含氧量便相对降低,在氧供应不足的情况下,游离的n转化为nox的机会减小

范文五:低氮燃烧器技术规范

低NOx燃烧器加工技术规范

1适用范围:

本技术规范适用于本公司低NOx燃烧器结构件的制造及检验。

凡产品图样、技术文件和订货技术条件无特殊要求时,均应符合本通用技术要求。2引用标准:

JB/T4194-1999JB/T1620-93DL/T869-2004DL/T776-2001JB/T1615-19913技术要求3.1材料

3.1.1制造燃烧器所用的材料应符合设计图样要求和相应的材料标准。

3.1.2用于制造原材料(钢板、型钢和钢管)的钢号、规格、尺寸应符合设计图样要求。使用的焊接材料符合工艺文件的规定。

3.1.3用于制造原材料(钢板、型钢和钢管)、焊接材料(焊条、焊丝、焊剂、保护气体等)需有制造厂家完整的质量证明书且与实物相符。

3.1.4钢板、型钢零件的直线度,在任意每米长度内应不大于1mm。3.1.5钢板零件的平面度,在任意每平方米内应不大于1mm。

3.1.6钢板、型钢零件的切割表面应清除毛刺、飞溅及溶渣,气割边缘应修磨平整。3.2制造

燃烧器制造、装配及其偏差应符合图样要求和本标准有关规定。

3.2.1钢板、型钢需拼接时,拼接焊缝不得设置在转轴部件处,应尽量避开挡板摆动范围,3.2.2最小拼接尺寸:

a)钢板件最小拼接尺寸(长度或宽度)不得小于500mm。b)型钢尺寸大于7号的角钢和大于12号的槽钢、工字钢,最短拼接长度不得小于1000mm。c)对不大于上述型钢的其他型材件,最短拼接长度不得小于500mm.

3.2.3当图样无要求时,与燃烧器区域水冷壁相连接的平面法兰的拼接焊缝数量规定如下:a)当法兰长度不大于5000mm时,不得有拼接焊缝;b)当法兰长度大于5000mm时,允许有一条拼接焊缝。其接口表面的拼接部位应打磨平整。3.2.4钢板件、型钢件拼接边缘偏差及同厚度零件相接时的边缘偏差应符合规定。(见图1)

《锅炉直流式煤粉燃烧器制造技术条件》

《锅炉钢结构技术条件》《火电发电厂焊接技术规程》《火电发电厂保温材料技术条件》《锅炉油漆和包装技术条件》

图1

拼接钢板或型钢厚度S(mm)

允许错边δ(mm)

1<S≤4≤0.5

4<S≤12≤1.0

12<S≤18≤1.5

>18≤2

3.2.5钢板件、型钢件的拼接坡口和拼接焊缝尺寸应符合设计图样和工艺文件的规定。3.2.6钢板卷制的圆筒、圆锥件端面与轴线的垂直度为(见图2)

图2

3.2.7圆筒、圆锥件的内外圆卷筒椭圆度偏差(见图

3)

Dmax-Dmin≤1/100Dw

图3

3.2.8矩形喷口端面处的尺寸偏差为(见图4):

3.2.9圆筒零件纵向拼缝处的棱角(不包括焊缝)偏差(见图5)。

1.当宽度b≤400mm时,Δb为±3mm,

对角线之差┃L1-L2┃≤3mm

2.当宽度b>400mm时,Δb为±4mm, 对角线之差┃L1-L2┃≤4mm

S≤10mm,C≤3mm,

S>10mm时,C≤0.1S+2mm,

图4图5

3.2.10燃烧器箱体尺寸偏差(包括二次风门和连接体及连接法兰)应符合表2规定。

图6

图7

序号1234

名称符号偏差值

在任意每平米的面积范围内,ΔA≤3mm,且在总面积内≤8mm当H≤5m时,ΔH≤6mm当H>5m时,ΔH≤8mm当名义尺寸≤5m时,ΔW≤6mm当名义尺寸>5m时,ΔW≤8mm

当对角线长度γ≤2.5m时,Δγ≤4mm当对角线长度2.5m<γ≤5m时,Δγ≤6mm当对角线长度γ>5m时,Δγ≤8mm±6mm

当法兰长度≤5m时,f≤6mm当法兰长度>5m时,f≤8mmΔt≤1.5mmΔT≤3mm

在任意每米长度内,ΔW1≤1mm且在全长范围内:当全长≤5m时,ΔW1≤4mm当全长>5m时,ΔW1≤6mm

在任意每平米的面积范围,ΔA≤2mm且在总面积内≤6mm

箱体整体平面度(指箱体钢板)ΔA箱体总高度偏差(见图6)箱体棱角直线度

箱体对角线之差及连接法兰上螺孔的对角线之差箱体及连接法兰宽度偏差

连接法兰与箱体垂直度(见图6)f连接法兰上相邻两螺孔(或腰形孔)中心距偏差(见图7)连接法兰上两端部螺孔(或腰形孔)中心距偏差(见图7)

ΔtΔTΔW1ΔHΔWΔγ

567

8连接法兰面直线度

9连接法兰面平面度ΔA1

3.2.11燃烧器喷口(或喷嘴)的尺寸偏差应符合表3规定。序号1

名称

上下两端喷口之间的总高度偏差(见图8)

相邻喷口中心距偏差(见图8)喷口中心偏移量(见图8)喷口端面宽度偏差(见图8)喷口端面高度偏差(见图8)喷口端面的对角线之差

圆形喷口端面最大外径和最小外径之差

圆形喷口的内筒与外筒的同轴度圆形喷口直径的圆度

喷口最大伸出长度与最小伸出长度之差(见图8)

ΔL符号ΔH

偏差值

当H≤2.5m时,ΔH≤4mm当2.5m<H≤5m时,ΔH≤6mm当H>5m时,ΔH≤8mm当h≤500mm时,Δh≤3mm当h>500mm时,Δh≤5mm

用耐热不锈钢板制成的喷口,δ≤3mm用耐热铸钢(铸铁)制成的喷口,δ≤3mmΔb≤b/100,且Δb≤3mm当h1≤300mm时,Δh1≤2.5mm当h1>300mm时,Δh1≤4mmΔL≤3mm

Δd≤d/100,且Δd≤4mm(d为喷口名义外径)a≤φ4mm

当喷口直径d≤400mm时,其圆度为3mm当喷口直径>400mm时,其圆度为4mmΔL≤5mm

2345678910

ΔhδΔbΔhΔLΔda

注:对铸件,Δb、Δh1、ΔL的数值可放宽

2mm

图8

3.2.12燃烧器上风管法兰接口尺寸偏差按表4规定。序号12345678

名称

符号

偏差值

当H≤5m时,ΔH≤8mm当H>5m时,ΔH≤10mmΔA≤3mm平面度为1.5mm

ΔhδΔLΔlf

Δh≤5mmδ≤5mmΔL≤5mmΔl≤3mm

法兰为矩形时,f≤3mm法兰为圆形时,

当外径D≤500mm时,f≤2mm当外径D>500mm时,f≤3mmΔt≤1.5mmΔT≤2mmΔR≤21mm

上下两端风管接口之间的总高度偏差(见图9)ΔH法兰平面高度偏差(见图9、图11)风门孔法兰接口表面平面度相邻法兰中心线偏差(见图9)法兰中心偏移量(见图10)

风管中心至法兰平面尺寸偏差(见图11)法兰内边对角线之差

风管法兰端面与风管轴心线的垂直度(见图9)

ΔA

91011

法兰上相邻两螺孔中心距偏差(见图7)法兰上两端螺孔中心距偏差(见图7)圆形法兰上螺孔中心圆半径偏差(见图12)

ΔtΔTΔR

图11

图9

图10

图12

3.3焊接

3.3.1焊缝尺寸形状应按图样规定。焊缝起弧和收弧处为满焊。

3.3.2焊缝表面不得有裂纹、固体夹渣、未融合和未焊透、烧穿等缺陷。

3.3.3对用于吊架的承载焊缝除符合上述规定外,焊缝表面还不得存在气孔和咬边。3.3.4焊缝咬边深度不得大于0.5mm,对断续焊缝其咬边长度不得超过每段长度的25%;单段单侧咬边长度不得超过60mm;对每条连续焊缝,每米焊缝长度内咬边长度累计不得超过120mm。

3.3.5在任意150mm长度内的焊缝表面,气孔数不超过5个,并不得存在贯穿性气孔,其中对直径为1~2mm的气孔数不超过1个,否则应焊补修磨。

3.3.6避免出现漏焊、少焊、以及焊缝不正确现象,如有些关键地方要求连续焊缝,不可焊

成断续的几处。

3.3.7按图纸要求进行焊接,确保焊接件各类尺寸的正确性;焊后不允许有明显的变形,确保安装尺寸正确,必要时焊后应对工件进行校正。

3.3.8焊缝宽度要均匀,最大宽度Cmax和最小宽度Cmin的差值,在任意50MM范围内不得大于4MM,整个焊缝长度范围内不得大于5MM;

3.3.9焊缝与母材之间应平滑过渡,以减少应力集中,焊缝余高不应太大,一般为0~3MM。3.3.10图纸上未标注焊接后磨平粗糙度的焊缝磨平后表面粗糙度为Ra12.5。3.4装配:

3.4.1装配前应领会设计意图,清楚介质的流向、耐磨层的朝向、焊接装配间隙等要符合图纸要求。

3.4.2燃烧器的安装角号,上下左右位置必须符合设计要求,不允许出现装错,装反现象。3.4.3燃烧器内同一轴线的各部件组装后,未注同轴度偏差≤φ33.4.4筒体端面,喷口端面与轴线垂直,允许偏差<2mm。3.4.5摆动喷嘴与风箱口的单边间隙约12~16mm。

3.4.6装配后间隙应按设计图纸规定进行严格控制。装配间隙应调整均匀,以防止运行中,间隙窜动偏向一侧而造成摆动卡涩。3.4.7装配后应达到:

3.4.7.1各摆(转)动装置动作灵活,位置准确。无任何卡、擦、碰等异常现象。3.4.7.2喷口摆动幅度应达到设计图样的规定,摆动角度和二次风门的实际开度与调节机构指示位置一致,操作装置应灵活可靠。

3.4.7.3燃烧器装配时,所有转动轴孔处涂以耐高温的润滑剂。

3.4.7.4对于有摆动要求的煤粉燃烧器,为了确保喷嘴能自由摆动,一次风室喷嘴,煤粉喷嘴与密封板之间装配后间隙除图样规定的之外应按图13

所示间隙严格控制。

13

3.4.7.5厂内进行组装后,喷口摆动和风门挡板开闭调试保证摆动灵活到位,风门开关位置准确。关闭后保证漏风间隙达到图纸要求上下偏差1mm以内。摆动指针和风门挡板指针需指示准确。出厂时喷口应调整到水平位置,且左右方向处于风室正中,同时摆动指示指针在0位。3.5保温:

3.5.1燃烧器的保温应符合设计图样的要求,保温材料采用硅酸铝板,厚度要求150mm。3.5.2保温层内、外层之间,应错缝布置,施工者应将所有的对接缝密封,使对接缝间不存在任何间隙,必要时,可用手工向接缝处填充硅酸铝碎絮。

3.5.3保温层用保温针固定,保温层外罩铁丝网,最后用自锁压板固定,压板应压入保温层中,压板压紧后将保温针头弯倒以固定压板。保温材料应填充紧密,绑扎牢固,厚度均匀,饱满。

3.5.4出厂产品的保温在焊接护板内部,因此必须在加工过程中保证。现场的外保温,要对安装单位严格要求、监督检查。对于现场吊装作业过程中对燃烧器、燃尽风上下端面保温的破坏应在安装后期进行恢复并加强保温。保温施工图应对此处有明确技术要求。3.6油漆、包装与运输

3.6.1设备出厂时,零部件的包装应符合JB/T1615-1991《锅炉油漆和包装技术条件》的规定。

3.6.2耐热不锈钢喷口不必涂漆,保持金属本色。

3.6.3带有水冷套的燃烧器应尽量与水冷套组装后包装出厂。

3.6.4运输时,风门挡板处于关闭位置并固定,喷口、转动臂连接杆均应固定。

3.6.5包装箱外侧应有明显的文字说明,如:设备名称、用途及运输、储存安全注意事项等。包装箱内附带下列文件:装箱单、产品使用说明书、产品检验合格证书、安装指示图等。

范文六:低氮燃烧技术在350MW机组的应用

摘要:原锅炉出口氮氧化物较高在850~1073mg/Nm3,采用低氮燃烧器,改造助燃风喷口,通过空气分级燃烧技术,经过配风调整,降低氮氧化物的产生,起到节能减排的效果,并通过燃烧器喷口的摆动,提高再热器汽温,提高锅炉热效率。

关键词:低氮燃烧 分级燃烧 浓淡分离

氮氧化物是燃煤电站排放的主要污染物之一。2011年国家环境保护部发布《火电厂大气污染物排放标准》中,规定了严格的排放标准,2014年7月1日现有火力发电锅炉NOX排放值要求低于100mg/m3。对于四角切圆煤粉锅炉,通过低氮燃烧改造降低氮氧化物的是最经济的减排技术。

一、锅炉概括

某厂350MW锅炉为亚临界压力一次中间再热自然循环锅炉,采用平衡通风以及四角切圆燃烧,燃料为贫煤。锅炉炉膛四角布置了四组摆动式燃烧器。每组有八个喷嘴,其中五个煤粉喷嘴、三个油枪喷嘴;共十一层二次风喷口,其中布置有两层上燃尽风和一层下燃尽风。煤粉喷嘴内部布置有百叶窗式分离器,同时其喷口周围均布置有周界风,以冷却煤粉喷嘴。燃烧器的方式为四角直吹式切圆燃烧,四角气流在炉内形成长径为Ф1364mm,短径为Ф1182mm的假想切圆。

二、锅炉存在问题

1.NOX排放浓度高

通过烟气测试试验测得锅炉省煤器出口NOX的排放浓度约为850~1073mg/Nm3。

2.低负荷稳燃性能较差

冷态空气动力场试验时发现燃烧器浓淡两侧风速偏差很大,浓淡风速比达1.7~2.1,严重偏离正常的风速比(1.2~1.5)。燃烧器喷口浓侧流速高导致浓侧喷口磨损严重,对喷口浓侧立面进行了防磨处理,防磨层厚度约10mm,进一步加剧了喷口浓淡风速比。由于浓淡风速比过大,造成浓侧气流速度偏高,使浓侧煤粉着火推迟,着火点远离喷口,最终使锅炉燃烧的稳定性变差。

三、改造方案

针对电厂现状和燃料特性,将采用低NOX燃烧技术,对锅炉燃烧系统重新改造设计,具体改造技术方案如下:

1.在主燃烧器上方增加两层SOFA燃烧器,分别是LSOFA燃烧器和HSOFA燃烧器,各占总风量的15%。SOFA燃烧器喷嘴通过DCS控制可以垂直方向上下摆动±30°,同时可以水平方向手动摆动±15°;每个喷嘴均有调节风电动挡板门对喷嘴的风量进行自动调节。

2.主燃烧器沿高度方向自下而上编号为:AA1、AA2、A、AB、B、BC1、BC2、C、CD1、CD2、D、DE、E、EE2、EE3(CCOFA)共15层喷嘴,其中A、B、C、D、E层为煤粉喷嘴,煤粉喷嘴周围配有燃料风,AA1、AA2、AB、BC1、CD2、DE、EE2为辅助风喷嘴,BC2、CD1、EE2为贴壁风喷嘴,EE3层为燃尽风喷嘴。点火空气雾化轻油枪仍布置在AA2、BC1和CD2辅助风喷嘴内。一次风周界风小风门遮盖部分面积,增加风门调节特性。

3.由锅炉两侧大风道引热风到四角SOFA燃烧器,四角SOFA风道均布置流量测量装置,保证四角风量均匀,同时精确控制四角SOFA燃烧器总风量。

4.主燃烧器各层一次风、二次风标高及数量均不变,CCOFA二次风由原来的两层改为一层,上层EE4风使用钢板密封;炉膛减少部分卫燃带,避免结焦;将所有主燃烧器区域的二次风喷嘴更换采用低氮燃烧技术的喷嘴。主燃烧器中布置4层水平偏置辅助二次风。

四、技术特点

1.采用多空气分级低NOX燃烧技术降低NOX排放量。首先在沿炉膛高度的垂直方向采取两次或三次空气分级,即在主燃烧器区域送入部分煤粉完全燃烧所需要的一次风和二次风,在紧邻主燃烧区的上方CCOFA喷嘴送入部分燃尽风,从CCOFA上方距主燃烧器一定距离的LSOFA燃烧器和HSOFA燃烧器送入剩余的燃尽风。其次,主燃烧器一次风燃烧装置上采取水平浓淡分离技术,从而在炉膛水平方向形成浓淡两股煤粉气流,实现炉膛水平方向的空气分级燃烧。另外,主燃烧器的部分二次风喷嘴采取正向偏置布置,形成部分贴壁风,推迟了该部分二次风与煤粉气流的混合,也在炉膛水平方向形成了一定程度的空气分级燃烧。这样就在挥发氮析出后非常关键的早期燃烧阶段,将主燃烧器区域的过量空气系数降低,在整个炉膛内沿垂直方向和水平方向实现多次空气分级燃烧,在初始的富燃料欠氧条件下促使挥发氮转化成N2,从而减少总的NOX生成量。同时,因富燃料欠氧,炉膛的燃烧温度也会相对降低,也在一定程度上会降低热力型NOX的生成量。

2.上层燃烧器由50%摆动至75%时,再热汽温上升10℃,SOFA层风有50%摆动70%时,再热汽温上升12℃。经过对燃烧器摆角和SOFA风摆角的调整,再热汽温有了明显改善,也可在一定范围内调整NOX排放值和飞灰含碳量。喷嘴左右摆动则可在一定程度内减轻残余旋转,减小炉膛出口的烟温偏差。当锅炉负荷≥50%BMCR工况时,应逐步开大HSOFA风和LSOFA风;当达到80%BMCR工况时,LSOFA应风应开到最大,HSOFA风的开度则根据实际运行进行调整。

3.一次风采用优化设计的百叶窗浓缩器,在保证高浓缩比的条件下,使浓淡两侧的风量分配基本均匀,能真正实现接近设计希望的浓淡燃烧。浓、淡煤粉间设有垂直钝体,使浓淡一次风之间6°的夹角,既可起到卷吸高温烟气的作用,也可推迟浓淡一次风的混合,同时适当降低一次风速,既有利于着火稳燃,又可确保水平浓淡燃烧,减少NOX的生成。浓侧喷嘴内设有稳燃齿,也可提高燃烧器的低负荷稳燃能力和燃烧效率;淡煤粉处于被火侧,可提高水冷壁附近的氧化性气氛,有利防止水冷壁的结渣和高温腐蚀。

4.一次风喷嘴出口上下加装扩压器,可增强对高温烟气的卷吸,同时也推迟了二次风的混入,均有利于着火与稳燃,也可降低NOX生成。燃烧器喷嘴出口端四角设计成圆弧形,有利于保持出口射流刚性,减少燃烧器掉粉,在喷嘴在上下摆动时,间隙风漏风不会增加,可维持二次风的刚性,提高锅炉燃烧效率。

5.在主燃烧器偏上部高温区布置了3层贴壁二次风(CFS),不仅可提高炉膛高温燃烧区域水冷壁附近的氧量,防止炉膛的结焦和高温腐蚀,而且也在炉膛水平方向形成分级送粉,也一定程度上可减少NOx的生成。

五、结束语

通过采用低氮燃烧器提高了机组低负荷的稳燃能力,保证了水平浓淡分离燃烧多空气分级燃烧,减少降低NOX的生成,最终使氮氧化物控制在500mg/m3以内。再通过后期SCR技术进行进一步脱硝处理可保证NOx的排放满足国家环保要求。

参考文献:

[1]任建兴.火电厂氮氧化物的生成和控制[J].上海电力学院学报,2002.03.

[2]胡伟锋.600MW锅炉低氮燃烧器改造可行性研究[J].电力建设,2009.03.

范文七:浅议低氮燃烧技术

淺议低氮燃烧技术

1 水泥窑炉系统NOX形成机理大致介绍

2 现有低氮燃烧技术大致介绍

3 低氮燃烧技术的效果

4 改变燃料物化性能

5 提高生料易烧性

6、新型干法水泥应对脱硝的相应措施

1、水泥窑炉系统NOX形成机理大致介绍

1.1NOX的生成机理

窑炉内产生的NOX主要有三种形式,高温下N2与O2反应生成的热力型NOX、燃料中的固定氮生成的燃料型NOX、低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的瞬时型NOX.

1.2热力型NOX:由于是燃烧反应的高温使得空气中的N2与O2直接反应而产生的,以煤为主要燃料的系统中,热力型NOX为辅。  一般燃烧过程中N2的含量变化不大,根据泽里多维奇机理,影响

热力型NOX生成量的主要因素有温度、氧含量、和反应时间。  热力型NOX产生过程是强的吸热反应,温度成为热力型NOX生

成最显著影响因素。研究显示,温度在1500K以下时,NO生成速度很小,几乎不生成热力型NO,1800K以下时,NO生成量极少,大于1800K时,NO生成速度每100K约增加6-7倍。

 温度在1500K以上时,NO2会快速分解为NO,在小于1500K时,

NO将转变为NO2,一般废气中NO2占NOX的5-10%,排入大气中NO最终生成NO2,所以在计算环境影响量时,还是以NO2来计算。

可以说,窑炉内的温度及燃烧火焰的最高温度是影响热力型NOX生成量的一个重要指标,也最终决定了热力型NOX的最大生成量。因此,在窑炉设计中,尽量降低窑炉内的温度并减少可能产生的高温区域,特别是流场变化等原因而产生的局部高温区。燃烧器设计中,要具备相对均匀的燃烧区域来保证燃料的燃烧,降低火焰的最高温度。这些都是有效降低热力型NOX的有效办法。

 热力型NOX生成量与氧浓度的平方根成正比,氧含量也是影响热

力型NOX生成量的重要指标。随O2浓度增加和空气预热温度的增加,NOX生成量上升,但会有一个最大值。O2浓度过高时,过量氧对火焰有冷却作用。利用空气时,O2含量增加,过剩空气系数增加,并带入更多吸热的N2,降低火焰温度。NOX生成量因温度降低反而有所降低。

 反应时间也是一个重要指标,热力型NOX生成是个缓慢过程,在

高温区域,反应时间与NOX生成量呈线性关系。窑炉设计中,尽可能地减少燃料和介质在高温区域特别是高氧含量高温区域的停留时间,可有效降低热力型NOX的生成。在窑炉已成型时,在高温区域形成局部低氧或缺氧环境,在低温区域增氧,在保证燃烧充分条件下,也可有效降低热力型NOX的生成。

1.3燃料型NOX:由燃料中N反应而生成,以煤为主要燃料的系统中,燃料型NOX约占60%以上。

 燃料型NOX主要在燃料燃烧初始阶段形成,主要是含氮有机化合

物热解产生的中间产物N、CN、HCN等氧化生成NOX。燃料型NOX较热力型更易于生成。煤的氮含量约0.5-2.5%。

 当煤热解脱去挥发份时,煤挥发份中的N,其一部分以胺类(RNH、

NH3)、和氰类(RCN、HCN)等形式随挥发份析出,挥发份中N占煤中N的比例随煤种和热解温度不同而不同,其最主要的化合物是HCN和NH3。在1800K高温下,一般地煤挥发份N转为NO的比例约10%。

 HCN遇氧后生成NCO,继续氧化则生成NO。如被还原则生成

NH,最终生成N2。已经生成的NO,在还原气氛下也可被NH还原为N2。NH3在氧化气氛中会被依次氧化成NH2、NH,甚至被直接氧化成NO。在还原气氛中,NH3也可以将NO还原成N2。NH3可以是NO的生成源,也可以是NO的还原剂。

可见,挥发份N燃烧时,在氧化气氛特别是在强氧化气氛下,其倾向于向NO转化,在强还原气氛下,其倾向于向N2转化。

在实际生产中,燃烧过程大多数是在氧化气氛中进行的,由于反应和燃烧流场的复杂性,挥发份N不可能全部转化为NO,即使在强还原气氛中,也不可能全部转化为N2,取决于反应温度、氧含量、反应时间以及煤的特性。

 焦碳N在燃烧时也可能生成NOX,一般占燃料型NOX的20-40%。

有认为焦碳N可直接在焦碳表面生成NOX。或者和挥发份N一样,以HCN和CN途径生成NO。研究表明,焦碳N转变为NOX是在火焰尾部焦碳燃烧区生成的,这一部位的氧含量比主燃烧区低,而且焦碳颗粒因温度较高发生熔结,使孔隙闭合,反应比表面积减少,相对挥发份N来说生成NOX量少些。即使在较强氧化气氛下,也会存在焦碳颗粒周围形成局部还原区域,同时碳和煤灰中的CaO催化还原NOX,限制了焦碳N转化为NOX。

 影响燃料型NOX生成因素较多,与温度、氧含量、反应时间,

及煤粉的物理和化学特性有关。

。温度

 温度的升高对燃料型NOX生成量有促进作用。在1200℃以下时,

其随温度升高显著增加,温度在1200℃以上时,增速平缓。对于燃料型NOX,燃料中N越高、氧浓度越高、反应停留时间越长,NOX

生成量越大,与温度相关性越差。

氧含量

 氧含量的增加,可以形成或强化窑炉内燃烧的氧化气氛,增加氧

的供给,促进燃料中N向NOX的转化。燃料型NOX随过剩空气系数的降低而降低,在a1.1时,热力型NOX含量下降,燃料型NOX仍上升。 燃料型NOX与煤的热解产物和火焰中氧浓度密切相关,如果在主燃烧区延迟煤粉与氧气的混合,造成燃烧中心缺氧,可使绝大部分

挥发份氮和部分焦碳N转化为N2。

 不同种类的煤,挥发份含量、氮含量等差异较大。通常挥发份和

氮含量高的煤种生成NOX较多。煤粉细度较细时,挥发份析出速度快,燃烧速度快,加快了煤粉表面的耗氧速度,使煤粉颗粒局部表面易形成还原气氛,产生抑制NOX生成的作用。煤粉细度较粗时,挥发份析出慢,也会减少NOX的生成量。特别是对劣质煤或是着火点较高的煤,这种情况会更明显,控制合适煤粉细度可依据窑况和NOX生成量综合考虑。

 煤挥发份中氧氮比越大,NOX转化率越高。相同氧氮比条件下,

过剩空气系数越大,NOX转化率越大。

1.3瞬时型NOX:在燃烧反应的过程中空气中的N2与燃料过程中的部分中间产物反应而产生的,以煤为主要燃料的系统中,瞬时型NOX生成量很少。可以不作重点关注。

2、现有低氮燃烧技术大致介绍

水泥窑烟气中NOX的控制相对是一个非常复杂的问题,需要强调的是,降低NOX的排放必须是在保证水泥窑正常生产的前提下进行。

2.1、水泥窑烟气中NOX的产生主要来源于燃烧,根据其燃烧过程的特点和燃料的生命周期,目前所掌握的NOX控制方式主要有以下几类。

 针对NOX主要来自燃料本身,对燃烧进行脱氮处理或者选择含N

低的燃料、使用低N的替代燃料,以降低燃料型NOX的生成,不

可避免地成为一种选项。在燃料来源具备条件的区域,部分水泥厂采用此种方式也不失为一个办法。

 低氮燃烧技术是通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数,以抑制

NOX生成或破坏已生成的NOX为目的,从而减少NOX排放的技术。

其主要方式有:采用低NOX燃烧器、空气/燃料分级燃烧技术、改变燃料物化性能技术、改变生料易烧性等方面。

 针对烟气的脱硝技术,主要是根据NOX具有的还原、氧化和吸

附等特性开发出的一项技术。主要有比较成熟的SNCR和SCR法、湿法脱硝、生物脱硝等。

2.2低氮燃烧技术

低氮燃烧技术主要是对应NOX的两种生成机理,从降低燃烧温度、窑炉内温度来减少NOX生成,改变煤粉着火区域和燃烧区域的气氛来达到抑制NOX的生成或促进NOX向N2转变。

低氮燃烧技术只发生初期投资而没有运行费用,是一种较经济的控制NOX的方法。通过采用炉内低NOX燃烧技术,能将NOX排放浓度降低20-30%。各种炉内低NOX燃烧技术均涉及窑炉燃烧的安全和效率问题,其存在一定局限性,多种技术组合使用后NOX生成降低率可以达到20-40%。

2.3低氮型燃烧器

回转窑中的热力型NOX主要是由窑头燃烧产生的,相关资料显

示,窑头燃烧排放的氮氧化物主要是NO,约占95%。提高一次风喷出速度,提高一次风喷出动量,降低一次风用量,可以显著降低回转窑中NOX的生成量。设计特殊燃烧器内部结构,改变风煤比例,产生燃料着火区有类似空气分级、燃料分极法的效果,在保证煤粉着火燃烧的同时,可有效地抑制NOX的生成。大体上都在宣传有20-30%的降低效果。低氮燃烧器为了达到降低NOX目的,一般都采用低温燃烧或低氧燃烧技术,对燃料适应性相对较差,在目前水泥企业使用原煤质量趋向变差的情况下,对低氮燃烧器提出了更高的要求。

2.4分级燃烧技术

分级燃烧技术是将煤、燃烧空气及生料分别引入,以尽量减少NOX生成和尽可能将NOX还原成N2的技术。

空气分级燃烧技术是将燃烧所需的空气分级送入炉内,使燃烧在炉内分级分段燃烧。燃烧区域的氧浓度对各种类型的NOX生成都有很大影响。当过剩空气系数a

风量,不使煤不完全燃烧损失过分增大,避免因还原性气氛导致的结皮和结渣影响系统正常运行,要充分考虑炉容或者煤在炉内燃烧时间够不够。

燃料分级技术是把燃烧分成两股或多股,创造三个燃烧区域:富氧区域、缺氧区域、燃尽区域。在富氧区域,供入分解炉用煤的70-90%,此处空气过剩系数a约1.2,NOX生成。在缺氧区供入10-30%的分解炉用煤量,此处空气过剩系数a约0.8-0.9,形成很强的还原气氛,将富氧区形成的NOX还原成N2。燃尽区再供入部分三次风,在正常过剩空气系数a约1.1条件下,使产生的CO和飞灰中的碳燃烧完全。

水泥窑的燃料分级燃烧技术还有,在窑尾烟室和分解炉之间建立还原燃烧区域,将炉用煤分一部分供入此区域,在缺氧燃烧条件下产生CO、H2、HCN和固定碳等还原剂,与窑内来的烟气中的NOX发生反应,将NOX还原成N2。同时,煤粉在缺氧条件下,也相应地抑制了其自身燃料型NOX的产生。

3 低氮燃烧技术的效果

低氮燃烧器,对氮氧化物的降低约在15-30%

空气分级燃烧技术,对氮氧化物的降低约在20%

燃料分级燃烧技术,对氮氧化物的降低约在20-30%

但并不是简单的叠加效果,还没有很有说服力的实例,证明上述技术措施同时采用时,其NOX排放浓度会降低50-60%,一般是20-40%。 4 改变燃料物化性能

不同性能、不同细度的煤粉在炉内生成NOX量有较大变化。分解炉内使用无烟煤较烟煤NOX生成量约提高300mg/Nm3。有一种说法,在分解炉内使用高挥发份的褐煤替代难燃的煤时,NOX生成量会显著地降低,这可能与分级燃烧技术有相同的原理。

同样地,较细的煤粉可以在燃烧区域内出现与分级燃烧相似的现象,挥发份和固定碳可以在火焰不同区域燃烧。

5 提高生料易烧性

具备条件时,在不影响产质量情况下,有意识地调整熟料配料方案,不过分地追求KH值,适当地降低生料细度,选择易烧性好的原料,甚至加入矿化剂等,有效地提高生料易烧性,为可以有效地降低窑内烧成温度,也是降低窑内热力型NOX生成量的一个办法。一般有降低NOX生成量5-10%的效果。

6、新型干法水泥应对脱硝的相应措施

新型干法水泥,在回转窑内,窑头燃烧器产生火焰,其火焰温度一般要求1700℃以上,窑内物料烧成带温度要控制在1350-1450℃以上,窑内过渡带至窑尾气相温度一般在1000℃以上。分解炉内,一般控制在850℃以上,部分区域可达1000℃。可见,水泥熟料烧成系统中,窑头及窑内产生的NOX以热力型和燃料型为主,分解炉内以燃

料型为主。

 水泥窑NOX的控制和减排可采取的措施有以下几点:

。选取合适的原材料和熟料配料方案,使用矿化剂,在保证熟料质量前提下尽可能地降低烧成温度,给NOX的生产控制创造温度条件。

。在具备条件的区域,使用优质低氮燃料。

。控制适当的煤粉细度来降低NOX的生成量。

。优化操作,控制系统的漏风量、降低系统热耗,从总量上降低NOX。 。使用合适的低氮型燃烧器

。设计或改造分解炉结构和炉容,保证燃料充分燃烧同时,控制合理温度场。

。采用分级燃烧技术。

。投入SNCR和或SCR技术的脱硝系统。

 水泥行业脱硝技术如火如荼。出现的观点也比较多,有观点

认为只有上SNCR和或SCR才能根本地解决水泥行业的脱硝问题。相应地水泥行业脱硝是为了完成环境排放要求而增加的一种新投入和新成本。实际上投入和使用低氮燃烧技术,不仅可以有效地降低NOX的生成量,直接达到水泥行业将执行的新排放标准要求,即使在排放要求较高地区,也是大幅降低脱硝成本的可靠措施。低氧燃烧技术与水泥厂工艺生产管理并行不悖,其降低NOX生成量的大多数措施与水泥工艺生产管理要求是一致的,是稳定产质量、降低煤耗、电耗等能耗的必然措施。

范文八:低氮氧化物燃烧技术

低氮氧化物燃烧技术:低氧燃烧技术,降低助燃空气预热温度,烟气循环燃烧,分段燃烧技术,再燃技术,浓淡燃烧技术。

选择性催化还原法脱硝:主要以氨做还原剂,通常催化剂安装在独立的反应器内,反应器位于省煤器之后,或者空气预热器之前。

4NH3+4NO+O2--4N2+6H2O 8NH3+6NO2--7N2+12H2O

选择性非催化还原法:尿素或氨基化合物注入烟气作为还原剂将NOX还原为N2。

4NH3+6NO--5N2+6H2O CO(NH2)2+2NO+0.5O2--2N2+CO2+2H2O

燃烧法控制VOCS污染,燃烧工艺:直接燃烧,热力燃烧,催化燃烧

生物法控制VOCS污染: 是附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下,利用废气中的有机成分作为碳源和能源,维持其生命活动,并将有机物同化为CO2.H2O和细胞质的过程。VOCS从气相传递到液相,VOCS从液相扩散到生物膜表面,VOCS在生物膜内部的扩散,生物膜内的降解反应,代谢产物排出生物膜。

生物洗涤塔:悬浮生长,连续相。经有机物驯化的循环液有洗涤塔顶部布液装置喷淋而下,与沿塔而上的气相主体逆流接触,使气相中的有机物和氧气转入液相,进入再生器,被微生物氧化分解,得以降解。

生物滴滤塔:附着生长,非连续相。VOCS气体由塔底进入,在流动过程中与已接种挂膜的生物滤料接触而被净化。

生物过滤塔:附着生长,非连续相。VOCS由塔顶进入过滤塔,在流动过程中与已接种挂膜的生物滤料接触而被净化,净化后的气体由塔底排出。

集气罩的基本形式:密闭罩,排气柜,外部集气罩,接受式集气罩。

范文九:低氮分级燃烧技术介绍

低氮分级燃烧技术

一.低NOx优化燃烧技术的分类及比较

为了实现清洁燃烧,目前降低燃烧中NO、排放污染的技术措施可分为两大类:一类是炉内脱氮,另一类是尾部脱氮。

1.1炉内脱氮

炉内脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中NOx的生成,又称低NOx燃烧技术,下表给出了现有几种典型炉内脱氮技术的比较。

表2

1.2尾部脱氮

尾部脱氮又称烟气净化技术,即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附,从而降低NOx排放。烟气脱氮的处理方法可分为:催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。

催化还原法是在催化剂作用下,利用还原剂将NOx还原为无害的N2。这种方法虽然投资和运转费用高,且需消耗氨和燃料,但由于对NOx效率很高,设备紧凑,故在国外得到了广泛应用,催化还原法可分为选择性非催化还原法和选择性催化还原法相比,设备简单、运转资金少,是一种有吸引力的技术。

液体吸收法是用水或者其他溶液吸收烟气中的NOx。该法工艺简单,能够以硝酸盐等形式回收N进行综合利用,但是吸收效率不高。

吸附法是用吸附剂对烟气中的NOx进行吸附,然后在一定条件下使被吸附的NOx脱附回收,同时吸附剂再生。此法的NOx脱除率非常高,并且能回收利用。但一次性投资很高。

炉内脱氮与尾部脱氮相比,具有应用广泛、结构简单、经济有效等优点。表2中各种低NOx燃烧技术是降低燃煤锅炉NOx排放最主要也是比较成熟的技术措施。一般情况下,这些措施最多能达到50%的脱除率。当要进一步提高脱除率时,就要考虑采用尾部烟气脱氮的技术措施,SCR和SNCR法能大幅度地把NOx排放量降低到200mg/m3,但它的设备昂贵、运行费用很高。

根据我国发展现状和当前经济实力还不雄厚的国情,以及相对宽松的国家标准CB13223一2003,在今后相当长一段时间内,我国更适合发展投资少、效果也比较显著的炉内脱氮技术。即使采用烟气净化技术,同时采用低NOx燃煤技术来控制燃烧过程NOx的产生,以尽可能降低化设备的运行和维护费用。

表2中各炉内脱氮技术又以燃料分级效率较高。燃料再燃技术是有效的降低NOx排放的措施,早在1980年日本的三菱公司就将天然气再燃技术应用于实际锅炉,NOx排放减少50%以上。美国能源部的“洁净煤技术”计划也包括再燃技术,其示范项目分别采用煤或天然气作为再燃燃料,NOx排放减少30%到70%。在日本、美国、欧洲再燃技术大量应用于新建电站锅炉和已有电站锅炉的改造,在商业运行中取得良好的环境效益和经济效益。在我国燃料再燃烧技术研究和应用起步较晚,主要是因为我国过去对环保的要求较低,另一方面则是出于技术经

济上的考虑。进入90年代,我国严重缺电局面开始缓和,大气污染日益严重,1994年全国85个大中城市中NOx超标的城市就有30个,占35%。1998年对全国322个省控城市量监测结果分析,NOx年日平均值范围在0.006一0.152mg/m3,全国平均为0.037mg/m3,治理大气污染成为十分迫切的任务。随着环保要求的不断提高,研究适应我国国情的低成本的再燃低NOx燃烧技术具有良好的前景。

二.分级燃烧原理

抑制NOx 的生成可采取的措施有:

1.降低锅炉峰值温度,将燃烧区的煤粉量降低。

2.降低氧浓度(即降低过量空气系数),将部分二次风管堵住。

3.由于要保证锅炉的出力,可将部分煤粉和空气从锅炉上部投入,这样就控制了燃烧火焰中心区域助燃空气的数量,缩短燃烧产物在高温火焰区的停留时间,避免了高温和高氧浓度的同时存在。

4.在炉膛中设立再燃区,利用在主燃区中燃烧生成的烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm等,将NO的还原成N2。

如示意图1所示。

图1 分级燃烧原理图

将80%~85%的燃料送入主燃区,燃料在主燃区燃烧生成NOx ,15%~20%的燃料送入再燃区,再燃区过量空气系数小于1.0(α

超细煤粉是指粒径小于43μm的煤粉,根据有关研究,这个尺度的煤粉有与雾化燃油相同的燃烧特性。在工程应用中,可以用浓淡分离器从常规煤粉中分离。

三.分级燃烧的技术特点

1.优异的低负荷不投油稳燃能力。

该设计的理念之一是建立煤粉早期浓缩着火,为此公司开发了高效浓淡分离装置、两层浓浓、淡淡一次风合用一层一次风室,中间完全分隔的一次风煤粉燃烧器、周界齿形的煤粉燃烧喷嘴,同时一次风煤粉反切射流技术,极大地提高锅炉的不投油低负荷稳燃能力。根据设计和校核煤种的着火特性,选用合适的煤粉浓缩比、煤粉喷嘴、和浓一次风反切角度,在煤种允许的变化范围内确保煤粉及时着火稳燃,并且燃烧器状态良好。

2.优异的煤粉高效燃尽、防结渣及高温腐蚀的特性

首先,高浓度煤粉的早期着火提高了燃烧效率;同时通过在炉膛的不同高度布置底部二次风、偏置二次风、上部OFA 和空间分离的S-OFA,将炉膛分成三个相对独立的部分:燃烧区,NOx还原区和燃尽区。在每个区域合理的控制各自的过量空气系数,这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数,在有效降低NOx 排放的同时能最大限度地提高燃烧效率;第三,通过燃烧器区域的刚性偏置二次风,在炉膛壁面附近形成低煤粉浓度的氧化区,避免了炉膛结渣和高温腐蚀的发生。第四,本技术将煤粉浓淡分离,所有浓一次风煤粉都布置在了燃烧区域下部,相当于提高了煤粉燃尽高度及NOx还原高度,有利于提高锅炉燃烧效率及降低NOx的排放水平。

3.超低的NOx燃烧排放特性

分级燃烧技术的最突出特点是超低NOx燃烧特性,在保证稳燃高效的前提下,通过采用高效浓淡分离技术、空间燃烧分级技术、一次风逆向射流等手段不仅保证煤粉早着火,稳定燃烧,通过采用上下、左右可调燃尽风喷口技术,实现炉内按需供风和降低炉膛出口烟温偏差,更重要的是实现了锅炉超低NOx的燃烧排放。

4.优异的小油点火稳燃能力。

该设计采用公司经过了大量工业应用的煤粉气化小油燃烧点火技术,在第一层的浓、淡一次风的煤粉燃烧器中布置了小油点火装置,可以在锅炉冷态以及热态启动时完全不投入大油枪,极大地降低了锅炉的启动和在更低负荷下的稳燃油

耗。

5.分离燃尽风SOAF还具有较好的降低炉膛出口烟温偏差特性

采用空间空气的分级燃烧技术不仅是降低NOx排放、提高煤粉燃尽率的重要手段,同时采用对SOFA的水平摆动调整,更有助于降低炉膛出口两侧烟温偏差而导致的过热器及再热器壁温偏差的作用。

6. 五大技术特点保证锅炉改造后大幅提高锅炉运行经济性

CEE超低NOx燃烧技术无任何运行成本,它不仅实现锅炉的超低NOx排放,同时实现了锅炉高效稳燃、防结渣、防高温腐蚀、低负荷不投油稳燃、锅炉小油点火稳燃的特性,扩大了锅炉的煤种适应性等功能,在工业化应用中取得了优异的效果。

四、改造方案(烟煤)

下面以典型的300MW四角切圆燃烧锅炉为例介绍基于分级燃烧技术的CEE低氮燃烧技术:

整个燃烧系统的各喷嘴布置示意见图1所示。

1. 锅炉燃烧系统各喷嘴布置示 图2 CEE燃烧技术的炉膛纵向空间

燃烧组织示意图

图3 CEE燃烧技术的一室两层浓一次风煤粉燃烧器示意图

图4 CEE主燃烧器区域炉膛水平截面燃烧组织示意图

首先,采用在各煤粉管道中布置的的旋风分离器对一次风煤粉进行浓淡分离,两个浓浓、淡淡的一次风煤粉进入一个一次风室,构成一个一室两层的煤粉燃烧器。从下往上,一次风煤粉喷嘴依次为:两室四层浓浓一次风、一层浓淡一次风、两层淡淡一次风,见图1所示。

第二,将燃烧区域分成上下三个区域,下部为由两层四室浓一次风构成的主燃烧稳燃区,中部为两层四室的淡一次风构成的NOx还原区,顶部为由在主燃烧区上部布置的两层分离SOFA构成的燃尽区,见图2所示。

第三,在炉膛燃烧区域的水平截面,一次风喷嘴射流反切,在每层浓一次风喷嘴上部布置一层刚性的偏置二次风,这样构成了在炉膛中央的高浓度煤粉、高温、低氧的主燃烧区,在炉膛壁面附近构成了低煤粉浓度、低温、高过量空气系数的氧化区;同时SOFA燃尽风喷嘴反切,并可水平、上下摆动,调节炉膛出口火焰温度和避免炉膛出口两侧烟温偏差,见图2、图4、图5所示。

第四,一次风煤粉燃烧器采用齿形低NOx煤粉喷嘴,见图6所示。该结构类似于WR宽调节比燃烧器,但采用了本公司的摆动配合结构,减少了煤粉喷嘴的周界风设计,而在煤粉喷嘴上下两侧各增加了一层二次风,见图2所示。

第五,在最下层的浓一次风和淡一次风燃烧器布置小油点火装置,以保证冷热态锅炉启动的少油点火启动,以及实现锅炉非正常的超低负荷(低于的30%MCR)的节油稳燃。

五、CEE超低NOx燃烧系统技术特点

CEE技术的最突出特点是超低NOx燃烧特性,在保证稳燃高效的前提下,通过采用高效浓淡分离技术、空间燃烧分级技术、一次风逆向射流等手段不仅保证煤粉早着火,稳定燃烧,通过采用上下、左右可调燃尽风喷口技术,实现炉内按需供风和降低炉膛出口烟温偏差,更重要的是实现了锅炉超低NOx的燃烧排放。它包含了两大核心技术特点:

(一)、纵向空间的三区分布

在距主燃烧器区顶部约3米以上,布布置了三层SOFA燃尽风,约占总风量的25%左右,它首先保证了主燃烧器区与高位燃尽风之间有足够的还原高度,是降低燃料型及热力型NOx的主要手段;同时,所有燃尽风喷口均设计为可上下左右摆动喷口,实现按需靶向送风及调整锅炉出口烟温偏差。

将主燃烧区分成上下两个浓淡燃烧空间,对于300MW锅炉的五层煤粉燃烧器,下部布置两室四层的浓一次风煤粉低NOx齿形燃烧器,中间为第三室的浓淡上下分离低NOx齿形煤粉燃烧器,上部为两室四层的淡一次风煤粉低NOx齿形燃烧器,上下四室八层的浓、淡煤粉喷嘴都可以分层独立调节。一次风煤粉全部采用公司开发的管道型高效低阻力旋风分离器,分离后浓淡比为8:2(质量浓度比),阻力约200Pa左右。

这样在主燃烧区域,构成的下部四层浓煤粉燃烧器组成具有高着火稳燃特性的主燃烧区,保证占锅炉80%左右的煤粉的下部整体集中布置,对着火燃尽有利,运行时通过调整可以适当降低此区域的过量空气系数,此区域炉温达到较高水平,在缺氧的状态下,NOx还原物大量析出,进入主燃烧区上部,还原已生成的NOx,运行时此区域过量空气系数在1.0左右,保证锅炉炉膛主燃烧区足够高的温度水平。

该技术在炉膛纵向空间上构成了大空间尺度的燃料上下浓淡分级燃烧、空气分级燃烧特性,对于降低煤粉燃烧的燃料型NOx形成和热力型NOx形成具有极其明显的效果。

(二)、燃烧区域水平截面的两区分布

在主燃烧区域,本技术将所有浓、淡一次风射流采用反切布置,同时在两层一次风之间,布置一层刚性偏置二次风射流,其余主燃烧器二次风维持原切圆射流角度不变。

该设计,在炉膛水平截面上形成了特性截然不同的中心区与近壁区燃烧空间分布。浓、淡一次风反切使一次风煤粉气流逆向冲进上游来的高温烟气,使煤粉在此区域着火燃烧,对稳燃及燃尽相当有利。有利于在炉膛主燃烧器区域组织一个高煤粉浓度、高温、低氧的燃烧核心区。同时,在较低的过量空气系数下,燃料型NOx的生成会得到有效抑制,较低的燃烧温度可在根本上抑制温度型NOx的产生,从而达到炉内燃烧低NOx的目标。

六、CEE超低NOx燃烧系统技术改造指标

1. 锅炉额定负荷下,锅炉的效率大于94%,飞灰含碳量小于2%;

2. 锅炉额定负荷下,锅炉NOx排放量为150~180 mg/Nm3;在BMCR负荷下,NOx排放量低于180mg/Nm3;

3. 相比于改造前,锅炉启动的节油率达到80%以上;

4. 炉膛不结渣,无高温腐蚀情况发生;

5. 锅炉最低不投油稳燃负荷为35%MCR;

6. 炉膛出口两侧烟温偏差减小15℃,各受热面受热均匀,受热面壁温正常;

7. 一次风煤粉燃烧器更换寿命4年以上。

范文十:低氮燃烧技术的发展历程

 低氮燃烧技术的发展历程 摘要: 到70 年代末和80 年代,低NOx 燃烧技术的研究和开发达到高潮,开发出了低NOx 燃烧器等实用技术。进入90 年代,有关电站锅炉供货商又对其开发的低NOx 燃烧器做了大量的改进和优化工作,使其日臻完善。

为了控制燃烧装置排放的氮氧化物对生态环境的危害,国外从50 年代起就开始了燃烧过程中氮氧化物生成机理和控制方法的研究。到70 年代末和80 年代,低NOx 燃烧技术的研究和开发达到高潮,开发出了低NOx 燃烧器等实用技术。进入90 年代,有关电站锅炉供货商又对其开发的低NOx 燃烧器做了大量的改进和优化工作,使其日臻完善。

纵观低NOx 燃烧技术的发展过程,可大致划分为三代。

第一代低NOx 燃烧技术

这一代措施不要求对燃烧系统做大的改动,只是对燃烧装置的运行方式或部分运行方式做调整或改进。因此简单易行,可方便地用于现役装置,但NOx的降低幅度十分有限。

第二代低NOx 燃烧技术

这一代措施的特征是助燃空气分级送入燃烧装置,从而降低初始燃烧区(也称一次区) 的氧浓度,相应地也降低火焰的峰值温度。属于这一代措施的有现阶段广泛应用于电站锅炉的各种低NOx 空气分级燃烧器。如ABB - CE 公司的整体炉膛空气分级直流燃烧器、同轴燃烧系统(CFS Ⅰ、CFS Ⅱ) 、低NOx 同轴燃烧系统(LNCFS) 及其种类繁多的变异型式、TFS2000 燃烧系统;B&W 公司的双调风旋流燃烧器(DRB、DRB -XCL) ;Steinmuller 公司、德国Babock 公司的各种旋流燃烧器等等。

第三代低NOx 燃烧技术

这一代措施的主要特征是空气和燃料都是分级送入炉膛,燃料分级送入可在燃烧器区的下游形成一个富集NH3 、CmHn 、HCN 的低氧还原区,燃烧产物通过此区时,已经生成的NOx 会部分地被还原为N2 。属于这一代措施是空气/ 燃料分级低NOx 旋流燃烧器和用于切圆燃烧方式的三级燃烧。