第三章_煤粉炉低氮燃烧技术ppt课件

发布时间：2023-12-13 08:04:03| 来源：乐鱼平台登录

  常规燃煤粉火电厂低氮燃烧技术第一节概述一、氮氧化物排放的现状二、控制氮氧化物排放的技术煤粉炉的特点（低NOx燃烧改进技术的意义）：成熟性经济性可靠性低NOx燃烧的特点：初投资较低运行的成本低排放幅度有一定限制（1）低氮氧化物燃烧技术（2）脱除氮氧化物的烟气控制技术初投资大运行的成本高第二节NOx的生成机理和降低NOx的理论依据一、影响氮氧化物的因素煤中氮化合物和空气中氮气与燃烧空气中的氧气在高温燃烧过程中生成锅炉的容量和结构锅炉的燃烧设备燃烧的煤种炉内温度水平和氧浓度分布锅炉的运行方式等二、煤燃烧中NOX的生成途径、类型与机理（一）NOX形成途径：煤中杂环氮化物在高温火焰中热分解，氧化生成NOX燃烧空气中的氮气在高温与氧发生反应生成NOX同时，部分NOX被还原成N2何种反应占优，取决于反应环境（氧化气氛、还原气氛、反应温度等）（二）NOX的类型热力型NOX（温度型NOX高温下，燃烧空气中的氮氧化生成温度对NOX生成速率的影响呈指数函数关系，1600时，NOX占炉内生成量25%~30%生成速率与氧浓度的平方根成正比2、燃料型NOX燃料中氮化合物在燃烧中热分解氧化生成，同时存在NO的还原反应煤燃烧产生NOX总量中70%~80%来自燃料型与煤特性、煤中氮化合物存在的形态有关,两种形态：挥发性氮、焦炭氮与燃料中氮热解时在挥发份和焦炭中分配比例和各自的成分有关与氧浓度紧密关联，燃烧温度有一定的影响燃料型NOx转化率的影响因素煤质因素：燃料中氮的含量；固态碳与挥发分的含量之比；煤的挥发分。燃烧设备正常运行参数因素：过量空气系数；温度的影响。3、快速型NOX燃料产生CH原子团撞击N2分子，生成CN类化合物，进一步氧化成NO对温度的依赖程度很弱生成量要少得多燃用不含氮的碳氢燃料时考虑三、抑制NOX生成的理论依照与基本策略1、抑制热力型NOx的基本策略：（1）降低火焰峰值温度（2）降低最高温度区域的局部氧浓度（3）降低燃料在最高温度区域的停留时间2、抑制燃料型NOx的基本策略:（1）抑制NOx的生成（同上）（2）创造利于NOx还原的条件（富燃料）3、利用再燃燃料还原NOx改进锅炉燃烧运行参数燃烧空气分级技术组织炉内燃料分级再燃还原NOX第三节燃煤粉电站锅炉降低NOX的燃烧技术措施（一）改进锅炉燃烧运行参数对锅炉燃烧装置的运行方式和运行参数合理的调整和改进应用于现有的锅炉设备、简单易行降低NOX的幅度比较有限1、低过量空气系数运行最简单、最基本技术措施，不需改造燃烧设备大大降低燃料型NOX燃烧过程的优化调整与燃烧器的优化运行锅炉排烟损失相应减低安全经济问题：受热面结渣、金属腐蚀、炉内传热、汽温特性变化及飞灰可燃物增加2、降低燃烧器区域的火焰峰值温度（1）燃烧器区域的烟气再循环低温烟气（总烟气量10%）送入炉膛燃烧器区域，降低火焰峰值温度，热力型NOX减少烟气稀释了燃烧氧气，降低局部氧浓度，燃料型NOX降低（2）降低预热空气温度（对燃气）3、部分燃烧器运行方式燃烧器区域实现富燃料燃烧，上层送入的空气形成分级燃烧，减少热力NOX和燃料型NOX的生成量。（二）燃烧空气分级技术1、空气分级技术分为燃烧器上的空气分级炉内空气分级2、技术特点最广泛、技术成熟的主流低NOX燃烧技术，我国300MW以上锅炉均采用，效果良好燃烧器设计中单独采用（低NOX燃烧器）整体炉膛配风（低NOX炉膛）3、基础原理锅炉总体过量空气系数较低主燃烧区域局部缺氧燃烧环境，抑制NOX生成和有利于NOX还原燃烧速度和温度降低，热力型NOX减少，含氮中间产物HCN和NH3将部分NO还原成N2，抑制燃料型NOX主燃烧区后富氧燃烧区，确保燃料燃尽残留的氮富氧下氧化成NOX，但火焰温度较低，NOX生成量有限与空气不分级燃烧相比，减少20%~30%NOX4、实施空气分级技术的主要影响飞灰可燃物有可能增加，燃烧效率降低燃烧器区富燃料造成的还原气氛有加剧水冷壁结渣和金属高温腐蚀的可能火焰变长可能使炉膛出口烟温升高，对过热汽温和再热汽温特性带来影响挥发份高的煤降低NOX的效果比挥发份低的煤更明显5、燃烧器上的空气分级——很多类型的低NOX煤粉燃烧器已有十数种（1）直流燃烧器—四角布置切圆燃烧火焰充满好，火焰峰值温度较低，NOX排放少同轴燃烧技术（CFS）或径向空气分级燃烧:*二次风向外偏转一个角度，形成一个与一次风同轴但直径较大的切*二次风向外偏转后，在喷口出口处推迟二次风与一次风的混合，一次风切圆形成缺氧燃烧的火球*偏转二次风切圆与一次风切圆旋转方向相同*偏转二次风切圆与一次风切圆旋转方向相反*偏转角大，NOX减排大，但飞灰可燃物增加，25度浓淡煤粉燃烧技术一次风煤粉气流分成两股不同煤粉浓度气流一部分燃料富燃料燃烧一部分燃料富空气燃烧直流燃烧器：水平浓淡燃烧、垂直浓淡燃烧旋流燃烧器：径向浓淡燃烧水平浓淡燃烧浓相煤粉气流喷入向火侧，稀相气流喷入背火侧双重降低NOX：燃烧器出口组织浓淡燃烧，降低NOX浓相气流形成内侧切圆富燃料燃烧，还原气氛，降NOX排放量改善着火条件，燃烧稳定，降低飞灰可燃物含量，可维持水冷壁附近的氧化性气氛垂直浓淡燃烧垂直方向上形成浓淡燃烧降低NOX生成在燃烧器出口处设置不一样形式的钝体结构，形成稳定的回流区回流区烟气使初始段浓淡气流分隔开煤粉火焰在较宽负荷变化内维持稳定（2）旋流燃烧器传统旋流燃烧器一、二次风过早强烈混合火焰短，放热集中，易出现局部火焰峰值比四角直流燃烧器的NOX排放量高得多低NOX基本型—双调风煤粉燃烧器*燃烧器出口实现空气逐渐混入煤粉空气气流，*合理控制燃烧器区域空气与燃料的混合过程，*抑制燃料氮转化为NOX和热力型NOX特点燃烧不同区段控制在射流轴向的不同位置适当延迟燃烧过程降低火焰的峰值温度和降低燃烧的强度形成核心为富燃料、四周为富氧稳定火焰有稳定燃烧，也减少NOX的排放根据煤的燃烧特性，合理的结构设计，控制燃烧器一次风和二次风气流动量（3）沿炉膛高度的空气分级炉膛下部燃烧区欠氧燃烧，直流与旋流均可用80%理论空气量从炉膛下部燃烧器送入送风量小于燃料完全燃烧空气量，富燃料燃烧空气不足，使燃料型NOX降低燃烧器区火焰峰值温度较低，局部氧浓度较低，热力型NOX减少20%空气燃尽风OFA（顶部风）送入，燃料燃尽燃尽风可与主燃烧器一体布置，或与主燃烧器相隔一定距离独立设置（三）利用再燃燃料还原NOX1、基础原理根据NOX的还原机理，利用某种合适的燃料作为NOX的还原剂，喷入炉膛内的合适位置，可还原一部分NOX作为锅炉的一部分燃料在炉内燃烧放热减排NOX的效果明显我国近期在大型电站锅炉示范推广2、炉内燃料分级再燃与还原NOX的过程将燃烧所需燃料的80%左右经主燃烧器送入燃烧器区域其余20%左右的燃料作为还原燃料送入炉膛上部区域上部再送入相应的空气作为燃尽风三个区域：主燃烧区、再燃还原区和燃尽区3、还原燃料 主要是气体燃料（天然气等） 煤粉作为再燃燃料（同种或异种、超细） 第四节 常规火电厂氮氧化物排放控制技术改造存在的问题与对策 组织低NOX燃烧的大部分技术措施均有饽于传统的强化燃烧的概念 采用低NOX燃烧技术设计新的煤粉锅炉，或者在实施控制NOX技术改造时会遇上问题： 1)牺牲燃烧效率（飞灰可燃物增加） 2)金属腐蚀 3)着火稳定性下降，低负荷燃烧稳定性下降 4)出口烟温偏高 采用多种先进的低NOx燃烧技术的合理组合方式各个燃烧器的风粉配平、计量和监控 分别控制燃烧器区域和炉膛出口的过量空气系数 提高煤粉细度以提高着火稳定性和降低飞灰含碳量 注重监控燃烧器区域炉壁附近的氧浓度与CO浓度，避免腐蚀