低氮燃烧技术课件

发布时间：2023-12-13 08:03:53| 来源：乐鱼平台登录

  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，火焰温度相比来说较高， 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， 温度相比来说较低，故氮氧化物 的生成也不会很多。

  反应温度较低； 效率高，可达85%以上； 工艺设备紧凑，运行可靠 还原产物为N2，无二次污 染。

  催化剂易中毒； 高分散性粉尘可覆盖催化剂 表面，使其活性降低； 未反应的NH3和烟气中的 SO2作用，生成易腐蚀和堵塞 的(NH4)2SO4，同时降低 NH3的利用率； 投资和运行的成本较高。

   一次风速的大小也会显著的影响Nox排放及锅炉运行的经济 性与安全性。一次风速过大，着火推迟，使得燃料在还原 区停留的时间过低，大大限制了Nox还原能力。同时，一次 风速过大易造成再热器壁温、排烟温度偏高。

   通过降低入炉一次风率，可以轻松又有效改变着火阶段煤粉气流 供风，这样降低了NOx生成量，能更加进一步降低NOx排放水 平。

  在保证锅炉负荷、炉膛出口氧量一定的前提下，通 过调整各层二次风门，试验了二次风在均等、倒塔、束 腰、正塔配风方式下的NOx排放。在采用倒塔配风方式 情况下NOx排放浓度最高，正塔配风方式次之，束腰配 风方式最低。通过比较看出，在采取束腰配风方式时， 由于在燃烧的各个阶段供入氧量适中，NOx排放浓度较 低，结果最为合理。而采用均等配风方式并不是最理想 的降低NOx排放浓度配风方式。

  ❖ 但从另一角度讲，增加运行磨煤机台数，即增加三次风量，相当 于形成分级燃烧，在某一些程度上对降低NOx是有利的，但对飞灰 可燃物和锅炉热效率有不利影响，这在我公司4#锅炉上有所体现。

  ❖ 因此，三次风是否有利于降低NOx，应该要依据锅炉的真实的情况， 如煤种、三次风带粉量、三次风处的过量空气系数等，运行中要 合理地分配磨煤机的给煤量与风量配比以及煤粉细度，避免燃烧 过于集中。同时适当提高煤粉细度，将煤粉颗粒加粗，一样能 改变煤粉的着火时间，进而控制炉膛温度，也可以适当降低锅炉 的氮氧化物含量。

   氮氧化物生成量与入炉煤煤质有着密切的关系。当 入炉煤煤种挥发份较高时，机组的氮氧化物生成量 就较低；反之，挥发份越低则氮氧化物越难控制。

   原因分析：氮氧化物的生成量与入炉煤煤质的关系 与燃烧区内的浓淡分离强弱有关。挥发分越高，则 煤粉燃尽速度越快，炉膛火焰越集中，燃烧区中心 的贫氧区与水冷壁附近的富氧区越明显，产生的氮 氧化物就越低；挥发份越低则反之。

   无论对SCR或SNCR，先采用低氮燃烧技术，都可 以节约投资和运行成本；

   采用低NOx燃烧技术，相对于我公司3#、4#锅炉 都有较大的减排空间；

   近年刚投运的5#锅炉，已采用了低氮燃烧技术 ，基本没改造空间，但还可通过燃烧优化降 低NOx排放。

  由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段 组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化（挥发 份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。

  2011年7月18日发布了GB13223-2011《火电厂大气污 染物排放标准》，并于2012年1月1日开始实施，对NOx排放 进行严格限制。

  NOx排放标准值为100mg/m3。 对于循环流化床锅炉，2003年12月31日前建成投产或通 过环评报告审批的电站锅炉，NOx排放标准值200mg/m3 。 考虑到我公司1#、2#、3#锅炉共用一个烟筒，仍全部执 行100mg/m3。

  ➢ 形成一氧化氮NO 。 ➢ 与含氮的物质反应(主要是NO本身) 形成氮分子，即燃料氮并非转化为NO。

  燃料成分对NOX生成的影响很复杂， 不但与含量有关，还因不同燃料会产生不同 的燃烧温度，而叠加上温度的影响。

  化学反应需要 一定的时间完成， 右图是燃料燃烧时 NOx生成量在不同 温度下与时间的关 系。

   锅炉运行氧量  燃烬风开度  二次风配风方式  一次风速大小  磨煤机投运方式  负荷变化  煤质变化  其它

   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。

  温度是影响最重要 的一个因素，尤其是达 到某温度后，NOx的生 成量与温度成指数关系。

  该温度称为“边界温 度”，在煤粉燃烧装置 常规氧量运行条件下， 这个“边界温度”大约 为1300℃。

  低氮燃烧是目前应用最广泛的分段燃烧技术， 将燃料的燃烧过程分阶段来完成。 第一阶段燃烧中， 只将总燃烧空气量的70%—75%（理论空气量的80%）供入炉膛， 使燃料在先在缺氧的富燃料条件下燃烧，导致该区的燃料只能部分燃 烧（含氧量不足），降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，能抑制 NOx的生成； 第二阶段通过足量的空气，使剩余燃料燃尽，此段中氧气过量， 但温度低，生成的NOx也较少。 这种方法可使烟气中的NOx减少25%—50%

  快速型NOx生成量很少，在分析计算中一般可 以不计，影响快速NOx生成的重要的因素有空气过量 条件和燃烧温度，这与配风的不均以及给粉量的不 均有直接关系。

   为了实现清洁燃烧，目前降低燃烧中NOx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。

   炉内脱氮就是采用各种燃烧技术方法来控制燃烧过程 中NOx的生成，又称低NOx燃烧技术。

   合理的组织各台锅炉的配煤方式，可以轻松又有效地降低 锅炉的氮氧化物的生成。

  锅炉正常运行时，底部捞渣机处和锅炉本体 人孔、看火孔等不严密处会有大部分漏风进入炉膛， 这部分风量不是按燃烧需要的配风方式进入炉膛， 属于无组织配风，不能与燃烧着的高温气流在燃 烧区域内充分混合，无助于炉内的燃烧，它既破 坏了高温燃烧区，还增加了炉膛出口总烟气量， 导致锅炉排烟热损失上升，并导致烟气中NOx含量 升高。

   锅炉运行氧量的高低直接决定着锅炉NOx排放水平 ，Nox排放随着氧量的增大而增大。

   当炉膛出口氧量为﹥3.50%时，NOx排放浓度最高 。当炉膛出口氧量为2.0%时，NOx排放浓度比炉膛 出口氧量为2.50%时略有上升。是合理的的运行方 式为维持炉膛出口氧量3.0%~3.5%运行。

   而低氧燃烧虽能明显降低Nox排放，但对锅炉 的安全经济运行不利。

   我公司4#锅炉将三次风改造投入一次风后，在保证正常送 粉风速的前提下，可通过关小一次风左右总风门以达到降 低一次风速的目的。

  ❖ 而且磨煤机停运时，提高并投入三次风冷却风，相当于增加了燃 烬风，同样对降低NOx是有利的

  锅炉氮氧化物的变化与锅炉氧量变化趋势完全相同， 而与锅炉负荷变化恰好相反。

   锅炉负荷越高，氮氧化物含量就越少；锅炉低负荷运行 时，总会引起氮氧化物浓度和锅炉氧量急剧上升。

   原因分析：富氧燃烧可以轻松又有效的降低锅炉的不完全燃烧 热损失，但由于供氧充足和燃烧强烈，主燃烧区域的火 焰中心温度过高，必将导致氮氧化物的生成量急剧增大 。尤其锅炉降负荷阶段，如不及时减少送风量，氮氧化 物超标越发严重。 保证NOx生成量在允许的范围内，合理的控制机组降负 荷速率和调整氧量供给，可有效的避免机组氮氧化物超 标。

   灰、渣可燃物升高  锅炉热效率有可能下降  结渣、高温腐蚀、高温氧化等坏因增加  壁温有可能超温  汽温可能超温或欠温

  安全稳定燃烧和减排NOx恰好构成了一对矛盾，现行各种低 NOx燃烧方法对炉内火焰稳定性和燃料的完全燃烧程度都有明 显不利的影响，因此选择合理的NOx控制措施必须兼顾燃烧经济性和 安全性的影响。