燃煤电站锅炉中的低NOx燃烧技术

本文针对我国NOx的排放情况及其主要来源 ,分析了NOx的生成途径。根据生成机理的不同比较分析了各种低NOx燃烧技术 ,包括低氧燃烧、浓淡燃烧、分级燃烧、废气再循环等技术。由于我国NOx排放以燃煤电站锅炉为主 ,因此本文主要讨论各种低NOx燃烧技术在电站锅炉中的应用。同时 ,对低NOx燃烧技术在工业锅炉及其它燃烧过程中的应用作了简要介绍。

1000MW超超临界锅炉低NO_x燃烧技术改造及性能优化试验

为降低NOx排放,某电厂对其1 000 MW超超临界锅炉进行了低NOx燃烧技术改造。改造后锅炉NOx排放质量浓度较改造前降低42%,但CO排放质量浓度、飞灰含碳质量分数较改造前均有上升。在分析改造前后锅炉燃烧工况变化的基础上进行了燃烧调整试验,通过改变省煤器出口O2体积分数、二次风配风方式、OFA风量和SOFA风量,研究了不同工况下锅炉燃烧及NOx排放特性。调整后锅炉在高负荷下CO排放质量浓度降至100 mg/m3以下,飞灰含碳质量分数降至1%以下。

低NO_x燃烧技术研究现状及进展

目前,已采用低NO_x燃烧技术的机组依然存在NO_x排放量过高、结渣、腐蚀等问题,难以满足新的NO_x排放标准。本文在分析我国低NO_x燃烧技术现状的基础上,结合低NO_x燃烧新技术的原理及发展状况,重点探讨了脉动燃烧、化学链燃烧、等离子体燃烧、O_2/CO_2燃烧、MILD燃烧等新型低NO_x燃烧技术的研究现状及进展情况,并对存在问题提出了相应的建议。认为,新型低NO_x燃烧技术能显著降低NO_x的排放量,但在实际工程中各有利弊。建议在加快新技术的研发和应用的同时,对多种低NO_x燃烧技术进行优化整合,使其达到新的NO_x排放标准。

LNB改造后燃烧器烧损及NO_x排放高原因分析

以某电厂为例,一期1、2号锅炉在低氮燃烧器(low-NOxburner,LNB)改造后,燃烧器设备先后出现烧损问题,且1号炉NOx排放较2号炉高约100 mg/m3,危及锅炉运行安全及脱硝设备正常投运。针对上述问题,从改造方案、设备制造及运行方式等方面分析了原因。发现:(1)2号炉改造设计没有考虑煤种变化,采用了常规稳燃措施,同时运行期间周界风开度小,导致燃烧器区域出现局部高温,燃烧器防磨陶瓷脱落引起煤粉堆积,并在一次风室内燃烧导致燃烧器烧损;(2)1号炉燃烧器制造过程中各喷口间空隙未按设计要求封堵,煤粉被负压回流带入燃烧器隔板堆积燃烧,导致燃烧器烧损。同时,喷口间隙未封堵造成燃烧器二次风漏风严重,降低了空气分级效果,导致NOx偏高。在原因分析的基础上,采取了相应改进措施。结果表明,改进措施有效解决了1、2号炉出现的问题,可为其他电厂类似问题的解决提供参考。

新型M-PM低氮燃烧器在700MW机组的改造效果

介绍了三菱公司新研发的M-PM超低氮燃烧器在珠海电厂2×700 MW亚临界锅炉的应用。M-PM燃烧器是在A-PM低氮燃烧器的基础上研发的,具有更好的着火和稳燃性能,降氮效果更佳。锅炉采用M-PM燃烧器改造后,在燃用神华煤满负荷运行时氮氧化物排放浓度由360 mg/m3降低到136 mg/m3,比改造前降低62%,同时解决了锅炉汽温偏低、烟气热偏差大和燃烧器摆角过高的问题,锅炉效率有所提高。

空气分级低氮燃烧改造技术对锅炉汽温特性影响研究

燃煤锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造后,炉内温度场分布发生较大变化,从而对锅炉的汽温特性产生较大影响。以某600MW亚临界锅炉为对象,通过数值模拟及现场实验手段,对锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造后的汽温特性进行了研究,并对改造后锅炉调整汽温的手段进行了探讨。

基于磷虾群算法的汽轮机组最优初压研究

为找到汽轮机变工况运行时的最优初压,利用改进的磷虾群算法(A-KH)和快速学习网(FLN)建立热耗率预测模型,然后利用A-KH算法的全局搜索能力,在可行的压力区间内对所建模型热耗率最低时对应的主蒸汽压力进行寻优,并将优化后的最优初压曲线与厂家设计压力曲线进行对比.结果表明:优化后的最优初压曲线能有效降低汽轮机组的热耗率,对汽轮机的安全经济运行更具有指导意义.

国内首台600MW对冲燃烧锅炉低NO_x燃烧技术改造

为将锅炉低NOx燃烧技术改造可能产生的负面影响减至最低程度,在燃烧器改造设计中,注重对主燃烧器分级燃烧的设计优化,采用较大的主燃烧区化学当量比,降低对主燃烧区低化学当量比的依赖度和敏感度,同时采取受热面调整和磨煤机增装动态分离器等配套措施。改造后锅炉总体性能良好,NOx减排幅度达到50%。

1000 MW燃煤锅炉低氮燃烧的数值模拟与分析

为了研究某1 000 MW燃煤锅炉低氮改造后的最佳配风方案,应用流体力学仿真软件对炉内温度、CO浓度等燃烧特性进行了数值模拟与分析。结果表明:对比4组不同二次风配风工况下炉内速度场、温度场以及组分场的分布信息,发现锅炉低氮燃烧适宜采用正宝塔式二次风配风方式;另外,通过分析不同燃尽风与附加风风率对锅炉燃烧效率与炉膛出口NO浓度的影响,发现燃尽风风率附加风风率均取15%左右时,炉膛出口NO浓度降低到200 mg/m^3以下,锅炉燃烧效率最优。数值模拟实验结果对锅炉低氮燃烧运行具有重要指导价值。

燃煤锅炉烟气脱氮技术

论述了燃煤电站锅炉低NOx燃烧技术的原理,系统介绍了电厂大机组锅炉所采用的低NOx燃烧系统,比较了现有的低NOx控制技术方法及其应用情况,为低NOx燃烧设备的选择提供参考。1 000 MW燃煤电站锅炉烟气脱氮系统运行结果表明,从燃烧过程中控制NOx的生成量,有利于实现NOx的达标排放,能大幅度降低电站锅炉烟气脱硝系统的投资和运行费用。

630MW对冲旋流燃烧锅炉低氮燃烧系统优化改造

针对某电厂1台630 MW前后墙对冲旋流燃烧锅炉NOx排放质量浓度高的问题,对燃烧系统进行了改造,采用Aire JetTM燃烧器替代原低NOx轴向旋流燃烧器(LNASB)。改造后测试结果表明:在600 MW、500MW和400 MW电负荷工况下,锅炉NOx排放质量浓度分别为352 mg/m3、327 mg/m3和238 mg/m3,相比于改造前,降幅达到50%以上;锅炉热效率分别为93.90%、93.93%和94.05%,略低于改造前测试值。改造后飞灰含碳质量分数略有上升,炉内结渣较改造前明显减轻。

炉膛火焰图像数字技术在电厂锅炉燃烧优化控制中的应用

在大型电厂锅炉上,采用计算机图像采集处理技术将炉膛看火电视装置获取的图像信号转化为数字信号,通过计算机处理获得相应的温度图像,并在图像显示器上显示,给出燃烧状态综合监视图,为运行人员提供操作指导。针对电厂燃煤机组锅炉主蒸汽压力的滞后特性,首次从检测到的火焰图像中提取炉膛辐射能信号代替热量信号,以提高锅炉主蒸汽压力的稳定性,改善机组的负荷响应速度,同时,通过燃烧调整,找出最佳运行工况,优化燃烧,达到降低机组NO_x排放量、提高锅炉效率的目的。

燃烧福建无烟煤的75t/h中温分离CFB锅炉NO_x达标排放改造

以2台燃烧福建无烟煤的采用中温分离技术的75t/h CFB锅炉为研究对象,分析低氮燃烧(LNC)、SNCR、SCR等方案的优缺点和可行性,结合福建无烟煤特性和锅炉运行现状采用LNC+SNCR改造方案。首先,采取了缩减布风板有效截面积(由13.43m2缩减为11.38m^2)、增设一层上二次风(国内首台布置3层二次风的75t/h CFB锅炉)、抬高下二次风喷嘴高度(0.4m)、提高二次风率(从40%提高到50%)及提高二次风速度(从48m·s^(-1)提高到54m·s^(-1))等低氮燃烧改造措施,取得了显著效果,NOx原始排放浓度可控制在140~160mg·m^(-3)之间。其次,采取计算流体力学(CFD)模拟确定合理的炉膛内喷氨点并优化布置、选用高效扇形喷枪并利用压缩空气雾化,性能试验结果表明改造达到预期效果,NO_x排放浓度小于70mg·m^(-3),总脱硝效率大于70%,氨逃逸质量浓度小于8mg·m^(-3)。

CFB锅炉低氮燃烧改造对NO_x排放质量浓度的影响

对一台燃烧福建无烟煤的75t/h中温旋风分离CFB锅炉进行低氮燃烧改造,将布风板有效截面积由13.43m^2缩减为11.38m^2,二次风率从40%提高到45%。工业热态试验证明该低氮改造取得了良好的效果:NO_x排放质量浓度从210mg/m^3左右降低到180mg/m^3左右,可满足NO_x排放质量浓度200mg/m^3限值要求;机械不完全燃烧损失q4降低了0.3%~0.6%,CO排放质量浓度也有所降低,提高了CFB锅炉的运行经济性。

电站锅炉低氮燃烧技术改造后性能评价方法的研究

提出I类指标评价与II类安全与运行稳定性评价的分类评价策略,结合内蒙某电厂改造实例,阐述了性能评价的目的、范围、评价标准及方法等,为锅炉低氮燃烧技术改造后,开展整体性能评价提供借鉴参考。

新型低NO_x燃气燃烧器数值模拟及改造

为了降低气体燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)含量,设计了适用于燃气燃烧过程的新型低NOx燃烧器。采用燃料与助燃空气特殊分级及亚音速超混合等技术,形成内外燃料旋流对冲效果,使燃料与助燃空气在炉内混合更均匀,以降低燃烧过程中产生的局部高温和NOx排放。借助CFD软件模拟了燃烧过程炉内温度及NOx生成量分布,并在120t/h燃气锅炉上进行了低NOx燃气燃烧器改造。分别通过模拟与试验对比了改造前、后炉内温度场和NOx排放质量浓度,验证了新型低NOx燃气燃烧器可以降低燃烧产生的局部高温和NOx排放质量浓度,可为燃气锅炉低氮改造提供借鉴。

分级旋流耦合超低氮燃气燃烧器排放特性研究

为了推进全国各地区燃气锅炉低氮改造进程,使现有燃气锅炉氮氧化物(NOx)排放质量浓度满足小于30 mg/m^3的最新标准,本文采用分级燃烧技术耦合旋流射流混合原理设计开发了一种超低氮燃气燃烧器,并对旋流风角度、旋流板进深和烟气再循环率对NOx排放特性的影响进行了数值模拟。同时,结合烟气再循环技术,在某燃气锅炉上进行了实炉试验,进一步分析了燃气内外层分布、过量空气系数和烟气再循环率等因素对NOx排放特性的影响,最终确定了燃烧器的结构参数和运行参数,试验证实该燃烧器达到超低氮排放标准。

300MW四角切圆锅炉低负荷下燃烧特性数值模拟研究

随着环保标准提高,电站锅炉NOx排放量控制日益严格。低氮改造可以有效降低NOx生成,而对于改造后低负荷下炉内燃烧特性研究有限。对某电厂低氮改造后的一台300 MW四角切圆煤粉锅炉进行了低负荷下多工况燃烧特性的数值模拟,研究了过量空气系数、燃尽风量和一次风喷口给煤量对炉内速度场、温度场、组分浓度场的影响。通过改进网格系统,提高模拟结果的准确性。数值模拟结果和试验测量值偏差较小,说明其数值模拟结果可信。结果表明:随着过量空气系数的增加,炉内燃烧温度升高,还原性物质减少,NOx排放量增加,当过量空气系数从1.20增加到1.30时,NOx排放从221.12 mg/m^(3)增加到196.26 mg/m^(3);随着燃尽风量增加,主燃区温度降低,燃尽区温度升高,主燃区温度的降低抑制了热力型NOx的生成,NOx排放量降低,当燃尽风量从20%增加到30%时,NOx从231.21 mg/m^(3)降低到180.95 mg/m^(3);一次风喷口给煤量变化对炉膛内温度场、组分浓度场和NOx生成影响较小。

350MW煤粉锅炉低氮燃烧改造与参数优化设计

对某350 MW煤粉锅炉的低氮燃烧改造方案进行分析,采用数值模拟方法研究了不同工况下气流的速度场、炉膛温度场和NOx排放质量浓度,并与实测结果进行了对比.结果表明:延长并调整旋流燃烧器二次风的扩锥可降低NOx的排放质量浓度;改变燃尽风喷口结构,增大燃尽风风量,使主燃区总体处于还原性气氛,既有利于NOx的还原,又能有效控制炉膛出口烟气温度,缓解屏底结焦状况;数值模拟结果与实测结果吻合较好.

降低延迟焦化加热炉烟气中NO_x的措施及建议

随着人们对环境关注度和环保要求的日益提高,炼油工业的大气污染物排放标准逐渐提高,《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)规定,自2017年7月1日起,现有企业工艺加热炉烟气中NOx排放量不超过150mg/m3。2014年9月以前,中国石化某公司延迟焦化装置加热炉烟气中NOx含量普遍高于150mg/m3。经分析,加热炉烟气中NOx的生成机理主要是快速型和热力型两种,其中以热力型为主。通过采用低NOx燃烧器和低NOx燃烧技术(包括低过剩空气系数燃烧和分级燃烧技术),结合生产实际对加热炉操作进行优化,有效降低了加热炉烟气中NOx的排放量,并提出了对加热炉燃烧器进行适应性改造,降低单台燃烧器的发热量的建议,从而使加热炉烟气中NOx的排放浓度降至150mg/m3以下,满足新排放标准要求。