低氮燃烧技术

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。

范文四: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.

范文五:低氮氧化物分级燃烧技术

低氮氧化物分级燃烧技术

一、氮氧化物的危害及排放标准

1.1、氮氧化物的危害

在燃料的燃烧过程中,氮氧化物的生成是燃烧反应的一部份:燃烧生成的氮氧化物主要是NO和NO2,统称为NOx。大气中的NOx溶于水后会生成为硝酸雨,酸雨会对环境带来广泛的危害,造成巨大的经济损失,如:腐蚀建筑物和工业设备;破坏露天的文物古迹;损坏植物叶面,导致森林死亡;使湖泊中鱼虾死亡;破坏土壤成分,使农作物减产甚至死亡;饮用酸化物造成的地下水,对人体有害。 同样的酸浓度下硝酸雨对树木和农作物的损害是硫酸雨的1倍。NOx还对人的身体健康有直接损害,NOx浓度越大其毒性越强,因为它易于动物血液中的血色素结合,造成血液缺氧而引起中枢神经麻痹。

NOx经太阳紫外线照射与汽车尾气中的碳氢化合物同时存在时,能生成一种浅蓝色的有毒物质硝基化合物会形成光化学烟雾。城市光化学烟雾是指含有碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物的城市大气,由于阳光辐射则发生化学反应所产生的生成物与反应物的特殊混合雾。光化学烟雾对人体有很大的刺激性和毒害作用。它刺激人的眼、鼻、气管和肺等器官,产生眼红流泪、气喘咳嗽等症状,长期慢性危害使肺机能减退、支气管发炎,甚至发展成癌。严重时可使人头晕胸痛,恶心呕吐,手足抽搐,血压下降,昏迷致死。光化学烟雾可导致成千上万人受害或死亡,还可使植物褪掉绿色、改变颜色,造成叶伤、叶落、花落和果落,直到减产或绝收。此外,还可使家畜发病率增高,使橡胶制品龟裂老化、腐蚀金属、损坏各种器物、材料和建筑物等。由于城市里氮氧化物和烃类排放量较大以及特有的气候条件,所以容易形成光化学烟雾。

1.2、氮氧化物的排放标准

2000年,我国氮氧化物排放量约为1177万吨,其中约63%源于燃煤。按照目前的排放控制水平,到2020年我国氮氧化物排放量将达到2363一2914万吨,超过美国成为第一大氮氧化物排放国。控制氮氧化物排放的问题已是刻不容缓。

2011年7月29日,国家环保总局发布新版《火电厂大气污染物排放标准》,以下简称“新标准”。新标准适用于使用单台出力 65t/h 以上除层燃炉、抛煤机炉外的燃煤发电锅炉;各种容量的煤粉发电锅炉;单台出力 65t/h 以上燃油、燃气发电锅

炉;各种容量的燃气轮机组的火电厂;单台出力65t/h 以上采用煤矸石、生物质、油页岩、石油焦等燃料的发电锅炉。

新标准中污染物排放控制要求:

(1)自 2014 年 7 月 1 日起,现有火力发电锅炉及燃气轮机组执行表 1 规定的烟尘、二氧化硫、氮氧化物和烟气黑度排放限值。

(2)自 2012 年 1 月 1 日起,新建火力发电锅炉及燃气轮机组执行表 1 规定的烟尘、二氧化硫、氮氧化物和烟气黑度排放限值。

表1:

火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限值

单位:mg/m3(烟气黑度除外)

二、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。

2.1、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:

2.2、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。

三、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。

四、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。

五、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2所示。

图2. 锅炉燃烧系统各喷嘴布置示

图3 CEE燃烧技术的炉膛纵向空间

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2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3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3、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4所示。

该结构类似于图5 CEE主燃烧器区域炉膛水平截面燃烧组织示意图

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。

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。

六、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。

七、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;

范文六:低氮燃烧器_低氮改造技术方案

低氮燃烧器-低氮改造方案 1.双通道浓淡低氮燃烧技术

燃煤锅炉低氮改造考虑首先采用双通道浓淡低氮燃烧技术进行改造,保证在降低NOX的同时燃烧稳定性好,炉内避免结渣和高温腐蚀,并具有宽广煤质适应性。双通道浓淡改造方案如下:

1)采用分级送入的高位分离燃尽风系统,燃尽风喷口能够垂直和水平方向双向摆动,有效控制汽温及其偏差;

2) 采用先进的上下浓淡及水平浓淡集成燃烧技术,使浓相相对集中,有效降低NOx排放,保证高效燃烧,降低飞灰可燃物含量;

3)两个通道错列布置,且中间设有两个腰部风来调节火焰位置,使煤粉燃烧更充分。

采用双通道浓淡低氮燃烧技术进行改造后,脱硝效率一般能达到40%-50%,且能保证在50%-70%低负荷稳燃,燃烧稳定性好、炉内避免结渣和高温腐蚀,并具有宽广煤质适应性。

2.气体再燃技术

燃料再热低NOx燃烧技术

燃料再热低NOx燃烧技术:自下而上依次分为主燃料区、再燃区和燃尽区三段。将70%-90%的燃料送入主燃料区,在∂接近于1的条件下燃烧,其余10%-30%的再燃燃料在再燃区中喷入,在∂<1的条件下形成很强的还原性气氛,生成大量的烃根,使得在主燃烧区中生成的NOx在再燃烧区中被还原成氮气,同时还抑制了新的NOx的生成。最后在燃尽区中送入燃尽风,使未燃成分充分燃尽。虽然在燃尽区中会重新生成少量的NOx,使用炉内气体再燃技术,NOx的最终排放量可以减少50%-80%。因此,采用再燃烧技术,可以使NOx的排放量控制在120mg/Nm3以下。

采用气体再燃技术后,能够在利用双通道浓淡低氮燃烧技术改造后的基础上进一步降低NOx浓度,一般能够进一步降低烟气中50%以上的NOx含量。烟气中NOx浓度最低可以降到100mg/m3以下。

以下是我们在整个过程应注意:

再燃区温度的影响:NOx的最大降幅发生在1004-1070℃

再燃区停留时间的影响:再燃区内天然气和NOx的停留时间越长,但当停留时间超过0.7s,就变得不那么重要了

再燃区过量空气系数的影响:随着再燃区过量空气系数的增加或减少,最佳再燃区最佳过量空气系数在0.85-0.9之间

再燃燃料特征的影响:再燃燃料的种类对NOx的还原率有重要的影响。天然气比煤或油的反应能力强,其生成XN(NO、HCN、NH3等)基团的反应时间极短,因而被认为是最理想、使用也最为广泛的再燃燃料。

范文七:低氮燃烧器

沙角B电厂锅炉低氮燃烧器改造技术交流会

会议纪要

编号:ZLZ/KZP/ZHS/21/00

时间:2012年4月19日10:00 ~11:00

4月20日10:00 ~12:00, 13:00~16:20

地点:行政楼二楼会议室

主持人:朱林忠

与会者:集团:李凌阳

电厂:王鼎斐、陈德雄、李新强、匡真平、朱兴根、郑群华、黄忠明、李国洪、周华松 ABT:单杰锋等2人

国电龙高科(哈尔滨工业大学):孙悦、孙绍增、李争起等

中节环立为:熊亚东等

会议纪要:

4月19日在行政楼二楼会议室与国电龙高科(哈工大)工程人员进行技术交流,会议由电厂总工程师朱林忠主持。

龙高科提出在投标前为了更多地了解掌握B厂燃烧器数据,需要对燃烧器着火温度状况进行在线测试,希望临时拆除部分燃烧器中心筒部件。

经讨论,电厂同意临时拆除1号炉RA1、RA3燃烧器油枪,用于着火距离的测量。由效率部协调,机械、运行、策划安排配合。

4月20日在行政楼二楼会议室举行了电厂锅炉低氮燃烧器改造交流会,参与技术交流会的三家低氮燃烧器改造专业公司分别是ABT公司、国电龙高科(哈工大)、中节环立为(武汉)能源技术有限公司,现将会议有关内容纪要如下:

一、 ABT公司

1.1 ABT低NOx燃烧器技术特点:

· 采用剧烈燃烧方式降低污染物、未燃尽碳、CO和结渣;

· 剧烈燃烧,高亮度火焰,近着火点,喉部着火;

· 提高火焰稳定性和低负荷稳燃能力;

· 依靠燃烧器降低NOx,炉膛不深度分级。

1.2采用煤粉平衡器减少燃烧器内部煤粉和空气的不均匀,控制煤粉管道间以及 不同燃烧器

之间煤粉和空气的分布。

1.3 燃尽风可设置可调喷口,可不更换水冷壁管子。

1.4 ABT对利港电厂项目作了介绍。利港电厂#1炉采用ABT提供的燃烧系统,改造后满负荷

下NOx排放由改造前的约1200 mg/Nm3下降至约400 mg/Nm3,对锅炉两侧金属温度偏差降低也有一定作用,飞灰含碳量有所升高。

二、 哈工大--北京国电龙高科环境工程有限公司

2.1哈工大(中心给粉)径向浓淡旋流煤粉燃烧技术特点:

· 径向浓淡分离一次风。在一次风喷口之前管道内,采用经过详细研究和优化煤粉浓缩装置。煤粉与气流惯性分离,形成浓、淡煤粉气流浓度偏析,浓煤粉内层送入高温回流区燃烧。采用多通道双调风二次风布置。

· 浓淡燃烧器具有一次风着火早、火焰稳定性强特点,与燃尽风供入相配合, 对于改造锅炉

将使炉膛火焰燃烧中心适中,主燃烧器区上部采用高位燃尽风喷口,高速气流喷出方式采用中心直流风和外层旋流风组合的方式。调整两种风比例,可有效控制燃尽风和炉内气流混合均匀度,减少炉膛左右侧出口烟温偏差,有效控制出口烟温。

2.2 燃尽风喷口布置原则:煤粉颗粒由主燃区至燃尽区需大于最小停留时间;同时考虑现场布

置条件,确定距离燃烧器最上层燃烧器中心距离。

2.3哈工大技术人员针对我厂的燃煤状况、燃烧器运行状况和NOx排放规律,对锅炉进行了燃

烧调整和下层燃烧器回流区温度测量,并对实验数据进行分析、归纳,得出现燃烧器的运行和NOx排放规律,认为二号炉改造存在超温、飞灰含碳量高的问题主要是燃烧着火延迟,导致火焰上移。

2.4哈工大介绍了改造业绩情况

大唐国际乌沙山发电厂3号 600 MW超临界机组低氮燃烧技术改造项目,NOx排放

号炉(上海锅炉厂联合)。

三、中节环立为(武汉)能源技术有限公司

3.1 采用CEE的低氮前后墙旋流燃烧器技术特点:

· 主燃烧区浓淡分级燃烧——煤粉浓淡分离、外浓内淡、外细内粗——低氮生 成的强着火

稳燃特性(高温、高煤粉浓度、低氧、强混合)。

· 主燃烧器内外二次风射流的分阶段进入,风包粉及流场特性

· 专有及专利的W型燃烧器喷嘴结构,贴壁风技术、强化燃烧换热、保证缺氧燃烧的水冷

壁壁面氧量;对于浓淡分级燃烧、防止高温腐蚀具有特别重要作用

3.2 燃尽风喷口布置:大尺度双向空间分级燃烧,纵向垂直空间的主燃烧区与燃 尽区间隔5米左右 (300MW锅炉)。

3.3介绍了华电新乡发电有限公司660MW机组2#锅炉为适应多劣质煤种混烧的 技术改造项

目。该锅炉以往存在燃烧不稳、NOx生成高,严重结焦和燃尽差等问题。改造后NOx比改造前下降40%,常用劣质煤情况下660MW工况控制在500mg/Nm3以下,330-660MW工况NOx基本能控制在400-650 mg/Nm3工,且NOx控制过低时飞灰机大渣含碳量有所升高。改造后减温水量没有上升,没有出现改造引起金属超温及爆管问题。

会议认为,与各厂家的技术交流对低氮燃烧器的改造和后续完善是必要的,电厂相关专业部门负责提供所需的技术资料和运行数据。对于缺少的数据并需通过试验获取的,相关部门继续予以配合协助。

根据国电龙高科(哈工大)的要求,电厂后来又拆除了2号炉RA2、RA4燃烧器油枪,进行对比测试。通过温度测量,发现两台炉的着火距离存在较大差异:1号炉燃烧器800℃对应距离为0.6米,2号炉燃烧器800℃对应距离为1.1米。这些测试将为燃烧器改造设计提供重要依据。

朱林忠/电厂总工程师

抄报:刘钊/副总经理、金志力/总工程师、张晓清/电厂厂长、李坚隆/生产管理部长 抄送:运行总监、安全环保总监、值班主任、李新诚、与会者

范文八:低氮燃烧器

低氮燃烧器

1.按燃料分为:轻油燃烧器,重油燃烧器,燃气燃烧器以及双燃料燃烧器(轻油/燃气或重油/燃气)。

2.按运行和操作方式分为:欧瑞特燃烧器有一级、两级、渐进两级式和带比例调节器的渐进两级式等(后者实行比例调节运行)

3.工业燃烧器系列:均为大功率燃烧器,专为特殊工业应用而设计。 技术及性能特征

● 单段火、两段火、两段火渐进式/比例调节

● 能适应任何类型的燃烧室。

● 空气和燃气在燃烧头混合。

● 通过调节燃烧空气和燃烧头,可以获得最佳的燃烧参数。 ● 无须把燃烧器从锅炉上拆下,就可直接取下混合装置,从而可以方便的进行维修保养。

● 采用伺服电动机来进行第一、二段空气流量调节,并且当 燃烧器停止运行时,风门关闭以减少炉内热量损失。 ● 可以给阀组加一个阀的密封控制装置。

● 采用一个法兰和一个绝缘密封圈与锅炉连接固定;配有一个4孔和7孔联接器。

● 根据要求可提供大于标准长度的鼓风管。

低氮燃烧器分类

燃烧器是工业燃油锅炉、燃气锅炉上面的的重要设备,它保证燃料稳定着火燃烧和燃料的完全燃烧等过程,因此,要抑制NOx的生成量就必须从燃烧器入手。根据降低NOx的燃烧技术,低氮氧化物燃烧器大致分为以下几类:

1.阶段燃烧器

根据分级燃烧原理设计的阶段燃烧器,使燃料与空气分段混合燃烧,由于燃烧偏离理论当量比,故可降低NOx的生成。

2.自身再循环燃烧器

一种是利用助燃空气的压头,把部分燃烧烟气吸回,进入燃烧器,与空气混合燃烧。由于烟气再循环,燃烧烟气的热容量大,燃烧温度降低,NOx减少。

另一种自身再循环燃烧器是把部分烟气直接在燃烧器内进入再循环,并加入燃烧过程,此种燃烧器有抑制氧化氮和节能双重效果。

3.浓淡型燃烧器

其原理是使一部分燃料作过浓燃烧,另一部分燃料作过淡燃烧,但整体上空气量保持不变。由于两部分都在偏离化学当量比下燃烧,因而NOx都很低,这种燃烧又称为偏离燃烧或非化学当量燃烧。

4.分割火焰型燃烧器

其原理是把一个火焰分成数个小火焰,由于小火焰散热面积大,火焰温度较低,使“热反应NO”有所下降。此外,火焰小缩短了氧、氮等气体在火焰中的停留时间,对“热反应NO”和“燃料NO”都有明显的抑制作用。

5.混合促进型燃烧器

烟气在高温区停留时间是影响NOx生成量的主要因素之一,改善燃烧与空气的混合,能够使火焰面的厚度减薄,在燃烧负荷不变的情况下,烟气在火焰面即高温区内停留时间缩短,因而使NOx的生成量降低。混合促进型燃烧器就是按照这种原理设计的。

6.低NOx预燃室燃烧器

预燃室是近10年来我国开发研究的一种高效率、低NOx分级燃烧技术,预燃室一般由一次风(或二次风)和燃料喷射系统等组成,燃料和一次风快速混合,在预燃室内一次燃烧区形成富燃料混合物,由于缺氧,只是部分燃料进行燃烧,燃料在贫氧和火焰温度较低的一次火焰区内析出挥发分,因此减少了NOx的生成。

范文九:低氮燃烧技术在电厂中的应用与浅析

【摘 要】 工业排放的氮氧化合物对空气污染较严重,工业氮氧化合物主要来源于电厂尤其是火电厂的工业废气排放,伴随着我国工业化和城市化脚步的加快,工业废气的产生量也急剧增加,伴随着的是大量的氮氧化合物,给环境带来很大的隐患。对此,电厂要开发出新的低氮燃烧技术,并推广低氮燃烧技术的应用,实现建设环境友好型社会的宏大目标。本文就对低氮燃烧技术的原理和相关应用进行研究,并对低氮燃烧技术在电厂中的应用进行分析,以期实现低氮燃烧技术的推广应用,构建美好的环境。

【关键词】 低氮燃烧技术 发电厂 技术应用

前言

为保护环境,电厂要在控制氮氧化合物上下功夫,应用低氮燃烧技术,提高工业废气的排放标准,用新技术来降低废气中的氮氧化合物含量。当前,电厂以火电厂为例,大都采用燃烧器燃烧,所以应该在燃烧器上进行改进,并在燃烧技术上进行改进。本文在对低氮燃烧技术的介绍中,着重介绍低氮燃烧技术在燃烧应用时的相关问题分析。减少废气中的含氮化合物需要技术上的改进和操作上的改进,只有在技术上做到创新,在操作上做到规范,才能真正的实现减氮的目标。

1 简析低氮燃烧技术

发电燃烧物在燃烧过程中会生成氮氧化合物,根据化学产生途径的不同可以分为三种,主要是燃料型氮氧化物,这种含氮化合物是某些杂环化合物氧化而成的;还有一种称为热力型氮氧化物,这种氮氧化合物是来源于氮气在高温下发生氧化而形成的;最后就是一种含氮化合物称作快速型氮氧化物,是由氮气与碳氢离子团等发生复杂的化学反应后而生成的。这些氮氧化合物不管是发生何种化学反应后生成的,都主要是氧化亚氮、二氧化氮、一氧化氮,四氧化二氮等气体,其中以一氧化氮为主。当前主要的降氮方法为降温、降时间、增加鼓风等手段,其中降温是指降低燃烧温度,如此降低燃烧温度低于阈值时,氮氧化合物的产生量会有明显的降低,但这样做会降低燃烧效率,无法保证正常的发电供应,只有在供电充足时才能使用。另一方面,要做到降温也比较困难,而且无法避免局部温度过高现象的产生,这为减氮工作带来了很大的困扰。要改进低氮燃烧技术,就要从氮氧化合物的产生原理上进行分析,找到解决办法。进一步来说,低氮燃烧技术的应用主要体现在,对SOFA燃烧器的调整和改进,调整燃烧器的整体布局和燃烧器与主燃烧区的距离;调整空气分级送风技术,实现燃料的分级燃烧,在燃烧的不同阶段满足相应的鼓风量,并做到送风不多不少,既能减少废气的产生,又能最大地提高产热效率。从整个燃烧过程分析,低氮燃烧技术可以总结为,在燃烧前做好燃料的固态脱硝处理,在燃料气化后做好鼓风量的控制,在燃烧过程中保证燃烧温度,这样可以有效地减少含氮化合物的产生和排放。

2 低氮燃烧技术在电厂中的应用分析

低氮燃烧技术是用以降低燃烧产生的气体中氮氧化合物含量的技术,一方面要改进燃烧器与空气分级吹送技术,这两个方面是降低氮氧化合物含量的关键所在,改进燃烧器的整体布局和提高燃烧器的鼓风要求,都有利于氮氧化合物的低排放;另一方面,在燃料和产生烟气中应用脱硝技术,如SCR和SNCR等技术,脱硝技术能够直接减少燃料或废气中的含氮量。以下是关于该技术在电厂中的具体应用分析:

2.1 燃烧器在应用低氮燃烧技术基础上的改进

实行低氮燃烧技术要求对燃烧器进行改进,在不改变燃烧器基本格局的基础上实现空气分级,由于在燃烧时对送风位置的把握十分关键,因此要将二次风由原来全部通向主燃烧区改为将部分风鼓送至炉膛的燃尽区,在二次风鼓完后,随后进行三次风鼓送,用风箱鼓送风的同时要注意鼓风力度和速度的控制,不能过快也不能太慢,两种情况都会降低燃烧效率。Sofa是燃烧器上部区域形成的分离布置的燃尽风,是由二次风被风箱引出后所形成的,需要对燃烧器的二次鼓风的速度和流动时的动压进行计算,以确定sofa喷口的面积。上述的改进是低氮燃烧技术在燃烧器上需要进行的改进,也是降低氮氧化合物排放的设备要求。

2.2 低氮燃烧技术对风力的要求

燃烧时要想尽可能地减少含氮化合物的排放量就要把握好鼓风的相关方面,如果将部分二次风改为偏转二次风,可以保证燃料与空气接触的时间,同时实现空气的径向分级,如此可以直接降低含氮有机物发生氧化的几率,从而降低含氮化合物的产生。

另一方面,风切角和风向的控制也十分关键。中央风向仍为逆时针方向的二次风,在第二层的二次风则改为正切风,切角为正向3度左右,在三四以上的几层则改为正切风,切角为9度到10度,而在出风的第八层则将风改为反切风。在切角和风向的正确把握下,能够实现最大限量地减少含氮化合物的产生。除此之外,还要注意多层鼓风的差异性,根据燃烧情况对燃烧器进行分层控制,各层由于燃烧情况的差异,对风量的需求也各异,如果能满足各层的风量需求,不会因为过少而产生燃烧型的氮氧化合物,也不会因为风量过多而降低燃烧效率,就能实现提高燃烧效率和减少废气排放的双重效果。因此,低氮燃烧技术对于鼓风的要求较高,风力掌控的好就能实现好减氮任务。

2.3 低氮燃烧技术应用时的注意事项

应用低氮燃烧技术后减排效果十分理想,改造后电厂的氮氧化合物的排放质量浓度比改造前的要低50%左右,尤其是一氧化氮的排放比率降低了很多。经过实践检验,低氮燃烧技术实现了排放量远远低于排放允许的标准,改造效果明显。同时另一方面,电厂燃烧的热效率在改造后没有下降而是有所提高。同时,虽然取得了很好的效果,但在应用低氮燃烧技术时,也有许多问题和一些相关的注意事项,比如炉膛出口处烟温存在偏差以及对风门的开度调节上还需要加以关注。燃烧器出口处烟温的偏差可能会导致金属壁受热不均,严重会发生爆管事故。因此要注意温度的控制,以免受热不均而发生意外。对于风门的开度调节更应该重视,风门的调节影响着鼓风量,这对于氮氧化合物的产生有着重要的影响,风门开度控制得好就能实现氮氧化合物的低排放。值得注意的是,在燃烧器的不同层做好不同力度和速度的鼓风控制,实现各层对风力的需求,将风量控制到最佳状态,保证燃烧的热效率,同时又能很有效地降低氮氧化合物的排放量。

3 结语

综上所述,低氮燃烧技术是以氮氧化合物的产生机理为基础,通过多方面的改进,能够有效降低氮氧化合物排放量的技术。在技术上的改进,如对燃烧器进行了多方面的改进,对燃烧器的分层结构进行了重新划分,以期达到在降低氮氧化合物排放量的同时提高电厂锅炉燃烧效率的效果。在操作上的改进,则将重点放在了鼓风上,掌握好燃烧时鼓风的力度和速度,在各层间实现差异化送风,以满足各层燃烧需求。对电厂而言,燃烧的热效率是十分关键的,但是同时也不能一味追求热效率而忽视环境的保护,环境是脆弱的,因此,电厂一定要注重生态环境的保护,在设备改进和废气处理上加大投入,既然低氮燃烧技术有着很好的实际效果,就应当予以推广,并不断完善。只有发电企业能够在意识上真正地重视环境的重要性,应用低氮燃烧技术,改良电厂的燃烧设备,同时在操作上严格要求,才能实现真正意义上的减氮。

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范文十:锅炉低氮燃烧技术的应用与浅析

背景

随着时代的发展,中国逐渐成迈入先进技术的行列,赶超了外国的先进技术,同时人民群众的环保意识逐步的增强,中国也开始要准备颁布严格的氮氧化物的排放标准,这样就对发电厂提出了一个要求,就是如何有效的降低锅炉烟气中的氮氧化物的含量。

近年来国内新建了很多大型的火力发电厂,在这些电厂的的锅炉燃料系统中普遍采用了一些先进的氮燃烧技术来降低氮氧化物的排放,而这些技术通常是伴随着锅炉的主体设备采购的,同时也有部分设备是通过研究国外成熟的技术以后,经过消化结合本土的特色开发的。

这些经过国内科研院所和电力生产企业的研究开发的技术,在低氮燃烧技术方面通常都取得了比较好的效果,而且国内的很多锅炉生产设备厂家在低氮燃烧系统设计领域也渐渐的从过去的完全模仿向着独立自主的研发方向发展,目前在低氮燃烧领域,国内存在的主要的问题就是在独立知识产权方面缺乏与之相关的产品,因此如何完善相关的技术,形成成熟的技术,并将该技术运用到实际的生产中是将来需要解决的问题。

1、锅炉氮燃烧产生原理

在火力发电厂锅炉燃烧产生的氮氧化物中通常包含着2种成分,一中是NO2,含量大概在5%-10%左右,剩下的大量的是NO,含量在90%左右,占大部分。氮氧化物中的NO在氧气的作用下就会生成NO2,在锅炉中NO的形成通常分为如下三种方式:

(1)燃料类型的NO

燃料型类型的NO产生的方式是以化合物形式存在于燃料中的氮原子,在锅炉燃烧过程中被氧化而生成的。其生成温度为600~700摄氏度,化石燃料中的氮通常是煤炭燃烧过程中产生的NOX的最主要的来源,通常燃料类型的NO相比其他类型的NO更加容易的生成。通常在锅炉中的NOX的60%~80%是由于燃料燃烧形成的,燃料中的氮比空气中的氮容易生NO,在实际生产中由于燃煤种类的不同,燃烧产生气体中的含氮量有所不同。

(2)热力类型的NO

热力类型的NO,通常是由于空气中的氮气和氧气在高温下产生,在锅炉中经过燃烧生成NOX,而在该类型下影响空气中氮转化为为当氧化物的各种影响因子中,温度占了相当大的一个因素,据一项研究表明,当锅炉中的燃烧温度高于1500摄氏度的时候NO生成量会成指数规律性的速效增加,其他的几个因素,包括在高温下停留的时间,氧气的浓度大小都与NO的形成成正比,如果减少在高温下的停留的时间,降低氧气的浓度的时候就可以在一定范围内降低NOX产生的数量。

(3)快速类型的NO

快速类型的NO产生的原理是氮分子在锅炉内火焰的边缘燃烧的时候快速的形成的,通常需要在碳氢化合物的参与中完成,影响因子同样为氧气的含量还有锅炉内温度的含量,在温度升高的时候,转化率逐渐提高,但是通过实验发现快速类型产生的NO在锅炉中所有氮氧化物中的比例只有不到5%,所以一般可以忽略不做考虑。

2、低氮燃烧技术存在的主要问题

目前电厂采用的低氮燃烧技术都存在着一定的问题,因为在使用该技术的时候锅炉燃烧器区域水冷炉壁会在高温下会产生腐蚀,对锅炉的炉膛会产生炉膛结成焦块,燃烧过后灰渣的含碳量居高不下都是目前低碳燃烧技术存在较大的问题。

低氮燃烧技术上的改进

虽然经过多年的技术改造,采取了一定的措施来解决上述的问题,比如通过让燃烧器迅速的点火,从氮氧化物形成的原理上抑制氮氧化物的产生量,同时将多余的空气排除锅炉,使得燃烧区域内部减少结焦的条件,并且减少高温腐蚀的环境,比如根据锅炉中高温腐蚀的原理,采用在冷却管管壁制造一定量的氧化气体,或者在冷却管加工的时候保证管壁表面的光滑度,延长管壁表面的清洁度的时间来达到降低高温腐蚀发生的进度。近几年,低氮燃烧技术在国内得到了众多科研机构的多年的研究和探索,在技术上有了较大的创新,在设计上已经不在是简单的仿制外国的技术,而是有了不少的创新在上述的高温防腐蚀方面,还有锅炉的同轴燃烧的技术,防止煤粉结成焦块技术等等,比如在锅炉运行时候加大风机吹风量,使得煤粉的燃烧更加充分,包括燃尽风的调整,煤粉细腻程度的控制能,都能有效的降低氮氧化物的排放量。

3、解决氮排放量高的办法

3.1采用空气空气分级燃烧技

为了有效的降低在燃烧时排放气体中氮氧化物的含量,从燃烧的过程上来解决问题,也是目前使用较为广泛的技术之一。空气分级燃烧技术是将燃烧所需的空气分级送入炉内,使燃料在炉内分级分段燃烧。

燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。当过量空气系数α  3.2采用高效平浓淡煤粉燃烧技术对主燃烧器进行改造

陡河发电厂利用#5机大修的机会,采用新一代高浓缩比水平浓缩一次风煤粉燃烧器对原有16只一次风燃烧器进行了改造,新一代高浓缩比水平浓缩一次风煤粉燃烧器主要在高效煤粉浓缩技术上有了大幅度的改进。改造后一次风喷口风速由原来28m/s适当减低至25m/s,改造后一次风率维持不变,保证原制粉系统的出力不变。燃烧器在浓一次风向火侧出口壁面处加装多个大尺寸稳燃齿。稳燃齿起到卷吸高温烟气、强化扰动的作用,当煤粉气流流经钝体后形成炽热的高温烟气回流旋涡,在回流区边缘,由于速度梯度大,煤粉浓度及燃烧温度较高,具有极好的着火稳燃条件,大幅度提高一次风煤粉气流的出口火焰稳定性。此外在一次风喷口周围加装适当大小的周界风,形成较大出口动量的侧二次风喷口,起到有效防止炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀以及回火和高温受热变形或烧坏喷口的作用。

同时二次风喷口采用收缩型结构,推迟一二次风的混合。一次风浓淡喷口之间采用垂直V型隔板,推迟浓淡一次风的混合速度。采用这样的措施,可以有效地推迟浓淡煤粉气流的混合,减少燃烧过程中含N基团与O2反应机会,有效降低NOx生成量。高浓度的浓一次风煤粉气流,强化一次风的着火和稳燃性能,利用早期快速析出挥发分有效降低NOx生成量,可保持高的煤粉颗粒的燃尽度。一次风喷口出口四周设计有偏置型周界风喷口,对运行或停运的一次风喷口起到冷却保护作用,一次风在向火侧和上下两侧设有小扳边,推迟周界风与一次风的混合。

4、结语

随着我国NOX排放总量的逐年上升,由此造成的环境污染也不断加剧,对NOX的控制迫在眉睫。低NOX燃烧技术投资低,且有较好的效果与运行经验,特别是低氮氧化物燃烧器与空气分级燃烧的联合使用,效果更佳;烟气脱硝技术中SCR和SNCR具有较多的商业化运行业绩,且脱硝效率较高。我国NOX控制起步较晚,低NOX燃烧系统是在进口燃烧器的基础上进行开发研制的,烟气脱硝技术也是刚刚起步。我国应在广泛采用低NOX燃烧器与空气分级燃烧联合使用等低NOX燃烧的基础上,加快烟气脱硝示范工程的建设,广泛开展国际合作,在引进消化国外烟气脱硝技术的基础上,尽快实现烟气脱硝国产化,降低烟气脱硝的投资与运行费用,从而有效控制NOX的排放,推动国民经济和环境保护的协调发展。