低氮燃烧技术综述

发布时间：2024-02-15 16:11:42| 来源：乐鱼平台登录

  互动空间 290 2015 年 28 期 低氮燃烧技术综述 胡春雷 南京创能电力科技开发有限公司，江苏 南京 211106 摘要：此文总结出十种不同的低氮燃烧技术，并从不同角度对其进行综述，介绍和分析各种技术的优势和劣势，希望对各行业的低氮燃烧思路做出启发作用。 关键词：低氮燃烧技术；分级燃烧；分级风；锅炉 中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1671-5659（2015）28-0290-01 1 引言 在分析十种低氮燃烧技术之前，先介绍 NOx 在锅炉燃烧过程中的三种生成机理，然后针对性得介绍相应的低氮燃烧技术。 热力型 NOx：热力型 NOx 是燃烧空气中的氮在高温下氧化而成。热力型 NOx 占...

  互动空间 290 2015 年 28 期 低氮燃烧技术综述 胡春雷 南京创能电力科技开发有限公司，江苏 南京 211106 摘要：此文总结出十种不同的低氮燃烧技术，并从不同角度对其进行综述，介绍和分析各种技术的优势和劣势，希望对各行业的低氮燃烧思路做出启发作用。 关键词：低氮燃烧技术；分级燃烧；分级风；锅炉 中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1671-5659（2015）28-0290-01 1 引言 在分析十种低氮燃烧技术之前，先介绍 NOx 在锅炉燃烧过程中的三种生成机理，然后针对性得介绍相应的低氮燃烧技术。 热力型 NOx：热力型 NOx 是燃烧空气中的氮在高温下氧化而成。热力型 NOx 占锅炉 NOx 生成总量的 20%～30%。 快速型（瞬时型）NOx：燃料产生的 CH 基原子团撞击 N2分子，生成 HCN 类化合物，再进一步氧化而生成。快速型（瞬时型）NOx 占煤粉锅炉 NOx 生成总量的 10～15%。 燃料型 NOx：燃料型 NOx 占锅炉 NOx 生成总量的 60%～70%。一般认为，燃料型 NOx 是燃料中的氮化合物在燃烧过程中发生热分解，并进一步氧化而生成的。 2 低氮燃烧技术的具体方法 2.1 减少锅炉燃烧区的过剩空气系数 此为第一代低氮燃烧技术，其优点为不需要对现有燃烧设备做大规模改造，只需要对锅炉运行方式来进行适当调整。不足之处是要尽可能减少无组织燃烧风，尽可能减少炉膛漏风。精确测量和控制燃烧区域的燃料量和氧量很重要，要确保使有限氧量得到充分而均匀的利用。 实际运行结果为，烟煤燃烧区域过量空系数=0.8～0.9，贫煤燃烧区域过量空系数=0.85～0.95 较为合适。在此范围内，该技术能减少 10～15%的 NOx 排放。 2.2 降低一次风率 此技术方面的要求锅炉一次风率应小于煤粉挥发份燃烧消耗所需的风量。降低一次风率，NOx 的排放量也随之降低，煤的挥发分越高，降低 NOx 排放的效果也越明显。但由于其他条件的限制，一次风率降无法大幅度的降低，所以 NOx 的降幅也只能为 10～15%。 降低一次风率存在以下隐患： （1）低一次风压会造成磨煤机通风量不足，需要采取额外措施来保证磨煤机安全可靠运行；（2）当煤质较差或较湿时，煤粉管容易发生堵塞；（3）直吹式燃烧器有可能形成回火，从而烧坏燃烧器，应加强二次风刚性，避免发生回火现象。 2.3 烟气再循环降低一次风中 2 O2 量 此技术能达到的 NOx 排放降幅为 5～15%。 技术方法是：由再循环风机从空气预热器之前抽取低温烟气掺入到一次风或二次风中，以达到降低一次风中 O2 量的目的。 对煤粉炉，烟气再循环率为 10%～20%为好，随着烟气再循环率的增加，NOx 的降幅趋缓，进一步增加烟气再循环率对 NOx 的降幅意义不大，反而会引起燃烧不稳和未完全燃烧损失增加。 2.4 重新分配燃烧器喷口 此技术能达到的 NOx 排放降幅为 10～35%。 同样属于第一代低 NOx 燃烧技术，其实施措施是把部分燃烧器喷口退出运行，未退出的燃烧器喷口增大热功率，通过造成燃烧器区域局部缺氧来降低 NOx 的生成 。 2.5 采用低氮燃烧系统 属于第二代低 NOx 燃烧技术，采用空气分级燃烧器和炉内整体空气分级为特征的燃烧系统，通过调节燃烧空气，降低燃烧区域的氧浓度和相应的火焰峰值温度，以此来降低 NOx的生成。此技术的核心是低氮燃烧器，具备三个控制（细度、挥发份热解、空气系数）手段的燃烧器称为低 NOx 燃烧器。此技术能达到的 NOx 排放降幅为 20～50%。 （1）控制煤粉细度。对于不同的煤种，该技术又有不一样的实施方案和要求。 ①对于贫煤：煤粉变细，燃烧初期温度上升，燃烧后期温度水平下降，并与粗煤粉后期温度水平相差很小，是因为空气分级后燃烧初期空气量不足，细煤粉燃烧速度高于粗煤粉，消耗了较多的空气，热量释放率也高。燃烧后期粗煤粉拥有较多的空气量，燃烧速度也逐步加快，热量释放率也逐步增加，燃烧后期粗细煤粉的温度水平就相差很小。但细煤粉的炉膛出口处的燃尽率比粗煤粉高 2～ 3%。②对于烟煤：空气分级的深浅对细煤粉而言 NOx 生成量的相差不大，但对粗煤粉而言 NOx 生成量的相差较大，对于粗煤粉，只有采用深度空气分级才能降低 NOx 生成量。 在同一煤粉细度下，空气分级时 NOx 生成总量肯定要小于空气不分级时 NOx 生成总量，对烟煤，煤粉细度还是细些为好。 （2）控制燃烧初期挥发分的热解 挥发分燃烧初期，充足的 O2 和高温是挥发分氮向 NOx转化高的根本原因，低 NOx 燃烧器常常采取的控制燃烧初期挥发分的热解方法有两个：①在一次风口内装带堰条的瓦楞状钝体、一次风出口处装稳齿来形成稳定的挥发分逸出区，并在该区域形成局部烟气回流，既增加还原性烟气来减少 O2的含量，同时增加烟气量和外来热源，弥补因一次风温低造成着火热不足。②二次风分级送入，尽可能延缓挥发份热解与焦碳初期的燃烧。二次风分级送入有垂直分级送入和水平分级送入两种。 2.6 采用燃尽风分级系统 此技术能达到的 NOx 排放降幅为 20～40%。 （1）确定燃尽风（OFA）的风量。燃尽风（OFA）的风量（占总风量 12%～47%），这取决于 NOx 排放的保证值和燃料的特性，不能一味迫求低 NOx 的排放，要与燃烧的安全性和效率相结合，考虑结焦性、高温腐蚀、着火、燃尽率等。 （2）确定燃尽风（OFA）喷口的型式和位置 ①燃尽风（OFA）量占总风量的 12%～20%时，只采用 CCOFA（紧密燃尽风）。②燃尽风（OFA）量占总风量的 37%～47%时，采用 CCOFA（紧密燃尽风）、LOWOFA（低位燃尽风）和HLGHOFA（高位燃尽风）的组合结构。 （3）确定燃尽风（OFA）风速。燃尽风（OFA）的流速一般为 35～50m/s，锅炉容量大的推荐取较大值。 配风的原则是： 燃尽风（OFA）跟隨燃烧主气流，与其充份混合。根据燃料特性，燃烧器型式及其布置方式，炉膛形状等因素选择燃尽风风速。 2.7 采用煤粉预热技术 此方法能降低 NOx 排放 30%～60%。 在煤粉送入炉膛之前，采用氧气不足（0.05 ）的烟气来加热煤粉，可以大幅度降低燃料型 N0x 的生成，是因为在隔绝空气下大部份挥发份已析出，降低了火焰的初始阶段的氧气浓度，控制挥发份释放阶段燃料中的部份氮转化成NOx。 3 结论 本文简要分析了锅炉燃烧燃烧过程中形成 NOx 的机理，绝大部分 NOx 排放物是煤燃烧过程中产生的燃料型 NOx。简要介绍了 10 种降低 NOx 排放的技术，其中出高效低 NOx 的分级燃烧技术无论在设备资产金额的投入，还是运行效果上都有优势，已成为电厂节能降耗和减少环境污染的重要手段。 参考文献 [1]任建兴，瞿晓敏，傅坚刚，等.火电厂氮氧化物的生成与控制[J].上海电力学院学报，2002，18（3）：19-23. [2]张朝晖，赵毅等.燃煤电厂烟气脱氮技术发展现状[J].电力情报，2001（1）.