锅炉低氮燃烧技术的应用

发布时间：2023-12-13 08:06:33| 来源：乐鱼平台登录

  我国经济水平在日益提高，人们对环境的要求也慢慢变得严格，低氮燃烧技术应运而生，本文粗略地介绍了低氮燃烧技术的原理及应用。

  时代在持续不断的发展，中国渐渐进入到先进的技术的行列，甚至赶超外国的先进的技术，人民群众逐渐加强的环保意识，中国开始颁布严格的氮氧化物的排放标准相关规定，这就对发电厂提出了要求，怎么样能有效的把锅炉烟气中的氮氧化物的含量降低。

  近年来国内新建了很多大型的火力发电厂，这些电厂的的锅炉燃料系统中一般会用一些比较先进的氮燃烧技术来对氮氧化物的排放量降低，然而这些技术一般都是伴随着锅炉的主体设备采购，同时也有一部分设备是借鉴国外成熟的技术。这些国内科研院所和电力生产企业研究开发的技术，在低氮燃烧技术上一般都取得了非常好的效果，并且国内的许多锅炉生产设备厂家在低氮燃烧系统模块设计领域也慢慢的从过去完全模仿朝着独立自主的研发方向进行发展，目前在低氮燃烧领域，国内主要存在的问题是在独立知识产权上缺少相关这类的产品，因此怎样完善有关的技术，形成成熟技术，并且把此技术在实际的生产中运用是将来要解决的问题。

  在发电厂中，锅炉燃烧所产生的氮氧化物当中一般包含有2种成分，一种是NO2，含量大约在5% -10%左右，其它的大多是NO，含量大约在90%，占很大一部分。氮氧化物中的NO在氧气的作用之下会生成NO2，通常情况下，锅炉中NO分为下面三种方式：

  燃料型NO产生方式是以化合物的形式存在于燃料中氮原子，在燃烧锅炉的过程中被氧化而产生的。其生成温度通常为600~700摄氏度，化石燃料中的氮一般是煤炭燃烧过程中产生NOX的最主要来源，一般的燃料类型的NO比较于别的类型的NO更容易生成。正常的情况下在锅炉中的NOX的60% ~80% 是燃料燃烧所形成的，对比空气，氮更容易生成NO，在实际的生产中根据燃煤种类不同，燃烧所产生的气体中的含氮量有所不同。

  一般是空气中的氧气和氮气在高温下所产生的，在锅炉中通过燃烧NOX生成，而在此类型下，在空气中对氮转化为氧化物的各种影响因素中，温度是一个非常大的影响因素，根据研究表明，当锅炉中的燃烧温度在1500摄氏度之上的时候，NO的生成量会成指数规律性增加，在高温下停留的时

  间，氧气浓度大小和NO的形成成正比，假如在高温下停留的时间减少，氧气浓度降低的时候就能够在一定的范围内降低NOX产生的数量。

  产生快速类型NO的原理是氮分子在锅炉内火焰边缘燃烧的过程中快速形成的，通常要参与碳氢化合物来完成，影响因素同样为氧气和锅炉内温度的含量，在温度在升高时，其转化率渐渐提高，但实验发现，快速类型产生的NO在锅炉所有的氮氧化物中，其占有的比例不到5%，所以通常情况下可忽略不做考虑。

  现今电厂采用的低氮燃烧技术都存在着一些问题，在该技术的使用的过程中，锅炉燃烧器区域内的水冷炉壁在高温的情况下会出现腐蚀，对炉膛会产生炉膛结成焦块的现象，燃烧后居高不下的灰渣含碳量是在目前来说在低碳燃烧技术中存在的一个较大问题。

  通过多年技术改造，对以上问题采取了一定的措施去解决，例如让燃烧器迅速点火，利用氮氧化物的形成原理，对氮氧化物的产生量抑制，同时排除多余的空气，使燃烧区域内部减少结焦，并减少高温腐蚀环境，例如通过锅炉中高温腐蚀的原理，在冷却管管壁里制造出一定量的氧化气体，或在冷却管加工的过程中使管壁表面的光滑度能获得保证，同时延长管壁表面清洁度的时间，进而达到对高温腐蚀发生进度减缓的目的。近几年来，低氮燃烧技术在我国获得了众多科研机构的多年探索，在技术上有很大创新，在设计中，不再是对外国技术简单仿制，而是在上述的高温防腐蚀上有不少的创新，其他的还有锅炉的同轴燃烧技术，预防煤粉结成焦块技术等，例如在锅炉的运行过程中对风机的吹风量加大，使煤粉能更充分的燃烧，包括调整燃尽风，煤粉细腻程度的控制，都能对氮氧化物的排放量有效的降低。

  为了使在燃烧时排放气体中氮氧化物大大降低其含量，从燃烧的过程中对问题进行解决，在目前来说，是使用比较广泛的技术之一。空气分级燃烧技术是把燃烧所需要的空气进行分级的送入炉内，使燃料在炉内进行分级分段燃烧。燃烧区的氧浓度对每种类型NOX的生成都有非常大影响。当超量的空气系数1，在“贫氧燃烧”的情况时，抑制NOX的生成量很有明显的效果。按照这一原理，把供给燃烧区的空气量降低到全部燃烧所需要用空气量的70%左右，从而使燃烧区的氧浓度降低，同时也对燃烧区的温度水平降低。因此，第一级燃烧区的最大的作用就是对NOX抑制生成，并推迟燃烧过程。燃烧过程中所需要的其余空气则是通过燃烧器上的燃烬风喷口送入炉膛混合第一级所产生的烟气，整个燃烧过程完成。

  改造后的一次风喷口的风速从之前28m /s降低至25m /s，改造之后一次风率保持不变。燃烧器在一次风向出口壁面的位置装一些尺寸较大的稳燃齿。稳燃齿能起到强化扰动，当煤粉气流经过钝体之后形成高温烟气的回流旋涡，在回流区的边缘处，速度的梯度是较大的，煤粉浓度和燃烧温度很高，有很好的着火的稳燃条件，大大的提高了一次风煤粉气流的出口火焰稳定性。在一次风喷口附近加装合适大小的周界风，形成了比较大的出口动量的侧二次风喷口，能起到有效的防止炉膛水冷壁结渣、回火和高温受热变形以及高温腐蚀的作用。

  二次风喷口使用的结构是收缩型，使一二次风之间的混合推迟。推迟浓淡一次风的混合速度。用这些措施，能够对浓淡煤粉气流的混合有效的推迟，由此减少在燃烧中含N基团与O2的反应机会，对NOX的生成量有效的降低。高浓度的浓一次风煤粉气流，强化一次风的稳燃与着火性能，快速的分析出挥发成分，大大降低NOX生成量，能够保持高的煤粉颗粒的燃尽程度。一次风喷口出口周围的设计有偏置型周界风喷口，对于运行或者是停运的一次风喷口起到冷却和保护的作用，一次风在向火侧和上下两侧设有小扳边，推迟一次风和周界风的混合。

  我国NOX排放总量正在逐年上升，由此所导致的环境污染也在不断的加剧，对NOX的控制已经火烧眉毛了。低NOX燃烧技术有着比较低的投资，并且有非常好的效果和好的运行经验，尤其是低氮氧化物燃烧器和空气分级燃烧的联合使用，这样效果更好；烟气脱硝技术中SNCR和SCR具有比较多的商业化运行业绩，并且脱硝效率比较高。我国NOX控制起步比较晚，低NOX燃烧系统在进口燃烧器上来开发与研制的。国内广泛采用的是低NOX燃烧器和空气分级燃烧联合使用，在低NOX燃烧的基础之上，加速烟气脱硝示范工程建设，与国际广泛开展合作，在引进消化国外烟气脱硝技术的基础之上，使烟气脱硝尽快实现国产化，使烟气脱硝的投资与运行的成本降低，从而对NOX的排放有效控制，从而推动国民经济与环境保护的协调发展。

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