基于低NO_(x)燃烧技术的亚临界机组锅炉改造研究

在现代工业与环境保护的交汇点上,亚临界机组锅炉因其在能源转换效率与环境排放方面的表现备受关注。低NO_(x)燃烧技术旨在通过控制燃烧过程中的氧气供应和温度,以降低NO_(x)的生成量。随着环境标准的日益严格,亚临界机组锅炉的改造成为了降低NO_(x)排放、提升能源效率的重要手段。本文通过系统研究低NO_(x)燃烧技术在亚临界机组锅炉中的应用,旨在探索与评估这些技术对改造亚临界机组锅炉以达到低NO_(x)排放的可行性、效率和经济性。通过对NO_(x)排放水平和燃烧效率的深入分析,本文展示了各项低NO_(x)燃烧技术的实际改造效果,为进一步的技术革新与环境改善提供了重要参考。

耦合全炉膛的新型低NO_(x)旋流燃烧器性能

随着我国对氮氧化物(NO_(x))排放标准的不断收紧,电力行业迫切需要新的技术以减少NO_(x)排放。其中低NO_(x)旋流燃烧器技术作为控制NO_(x)排放的有效手段,受到广泛关注。针对一台600 MW对冲燃煤锅炉,设计并改进了一种新型低NO_(x)旋流燃烧器,研究了单只燃烧器流场、温度场及气体组分的分布特征,同时进一步分析了燃烧器耦合炉膛后的炉内温度场、NO分布情况。模拟结果表明:新型低NO_(x)旋流燃烧器中二次风为直流时煤粉燃烧较充分,且空气分级作用增强,可形成还原性气氛,NO排放量可进一步降低约21%。研究结果可为实际电站的低NO_(x)燃烧器改造提供理论依据和工程应用参考。

煤粉预热低NO_(x)燃烧技术进展

燃烧过程中控制NO_(x)生成是最直接经济有效的低NO_(x)燃烧技术。煤粉预热-燃烧技术以其巨大的低NO_(x)燃烧潜力逐渐得到重视。煤粉预热-燃烧技术降低NO_(x)生成的主要思路在于:煤粉进入炉膛燃烧前,通过设置独立的高温低氧强还原性物理空间对煤粉进行预热,挥发分在预热区内快速析出并进行相应转化,促进挥发分N的释放并增加挥发分N还原为N_(2)的比例,从而降低煤中N被氧化成NO_(x)的概率;在此基础上,通过结合空气分级和MILD燃烧等低NO_(x)技术对预热产物进行相应的燃烧组织,进一步降低预热产物燃烧过程中NO_(x)的生成。现阶段煤粉预热-燃烧技术根据预热热源与装置的不同可以分为燃气辅热式煤粉预热-燃烧技术、流化床煤粉预热-燃烧技术、燃烧器煤粉预热-燃烧技术。其中燃烧器煤粉预热-燃烧技术通过优化设计,将煤粉自预热技术与径向及轴向多级逐级配风技术、燃料浓淡分离与分级送粉等技术有机结合,在保证高效低NO_(x)同时,具备低成本与改造灵活性的优势。实际应用结果表明:燃烧器煤粉预热在运行稳定性、变负荷适应性及低NO_(x)燃烧方面均表现出优异性能。

大型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器的结构优选

随着大能力大型化裂解炉的不断发展,国内首台单炉膛20万吨/年产能乙烯裂解炉对燃烧器提出了更高的设计要求,在稳定燃烧的同时还要满足特定的工艺要求和严苛的环保要求。采用CFD技术和热态试验方法优选新型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器,通过数值分析方法研究不同底部与侧壁供热比(底侧比)下裂解炉内的燃烧状态(火焰形状、火焰长度、炉内温度分布及NO_(x)排放量等),结果表明:在底侧比为70:30时燃烧状态最优,炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。在热态试验炉上对最终设计工况(底侧比72:28)进行热态试验,结果显示:炉内燃烧状态良好,温度分布均匀且满足热通量曲线,NO_(x)排放量也较低。

燃煤锅炉低NO_(x)燃烧技术的分析

在低碳经济发展背景下,电厂为减少NO_(x)的排放量,纷纷应用了低NO_(x)燃烧技术。介绍了NO_(x)的生成途径及影响NO_(x)生成的主要因素,对燃煤锅炉低NO_(x)燃烧技术进行了详细分析。

丙烯腈装置废液焚烧炉的低NO_x燃烧设计

简要介绍了NOx的生成机理和目前流行的低NOX燃烧技术;以吉化丙烯腈装置废液焚烧炉为例,通过介绍其焚烧炉膛的一次燃烧段、还原段和燃尽段结构,分析了低NOx燃烧技术在丙烯腈装置废液焚烧炉设计中的运用。

煤粉富氧燃烧CO_(2)富集特性与NO_(x)生成量模拟预测研究

分析了富氧下的煤粉燃烧特性、CO_(2)富集特性和NO_(x)生成特性,并模拟了CO_(2)富集和NO_(x)生成量的协同控制趋势。结果表明:与空气燃烧相比,富氧燃烧条件下CO_(2)富集分布与NO_(x)体积分数分布是负协同效应;不同O_(2)/CO_(2)体积分数比的富氧下,随着O_(2)体积分数的增加,炉膛出口的CO_(2)体积分数和NO_(x)体积分数都先上升到最大值后稍微下降,呈正协同效应,但出现拐点的O_(2)体积分数不同;CO_(2)富集到一定程度时,能有效抑制NO_(x)的生成量;在富氧条件下,可实现炉膛出口的高CO_(2)富集与低NO_(x)生成量的协同控制技术。

内部烟气循环技术在低氮燃烧器中的应用

利用计算燃烧学技术,采用数值模拟手段结合试验及实际工程应用详细研究了配套WNS锅炉的燃天然气燃烧器的燃烧特性,对燃烧器内部的压力、流速、烟气回流量、混合流场、燃烧室的直径等参数进行了分析对比,并最终确定了燃烧器及燃烧室的结构优选方案,对燃天然气燃烧器和低温燃烧设计提供理论基础数据。

40 t/h煤粉预热燃烧锅炉运行和低NO_(x)试验研究

为应对日益严峻的大气污染形势,实现煤粉高效低NO_(x)燃烧,开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉首先进入流化床预热燃烧器,与较低当量比的空气发生部分燃烧反应产生热量将自身预热至800℃以上,在高温强还原性气氛下析出并脱除部分燃料氮,预热后的燃料随后进入煤粉炉炉膛,在炉内通过分级配风进一步控制NO_(x)生成。某40 t/h煤粉预热燃烧锅炉工业试验结果表明:该锅炉可实现高效运行和低NO_(x)排放的协同控制;锅炉NO_(x)排放质量浓度随锅炉负荷的提升而逐渐升高,提高内二次风比例和延迟三次风配入等手段均有利于降低NO_(x)排放质量浓度;二次风当量比在0.4左右时NO_(x)排放质量浓度最低;锅炉热效率可达到93.08%,在50%~100%负荷范围内可实现NO_(x)原始排放质量浓度≤119 mg/m3(φ(O_(2))=6%)。

煤粉锅炉低NO_(x)燃烧运行调整变化分析

介绍了热电厂锅炉低氮燃烧器改造的总体情况、技术特点,阐述了低氮燃烧器投入使用后锅炉运行调整方面存在的变化。

基于反扩散燃烧的CH_(4)燃烧特性及NO_(x)排放的数值研究

反扩散燃烧具有火焰温度均匀、污染物排放低的特点。针对基于反扩散燃烧的天然气低氮氧化物(NO_(x))燃烧器,文章利用CFD软件对燃烧器反扩散燃烧的燃烧特性进行数值研究,分析分级燃烧过程及热力型和快速型NO_(x)的生成特点,提出“气包风”的反扩散燃烧组织思想;研究不同过量空气系数、烟气再循环率对流场分布、温度场分布、NO_(x)排放特性的影响。研究结果表明:随着过量空气系数增大,火焰长度变短,燃烧速率变快,燃烧状况得到改善,NO_(x)排放呈现先增加后减少的变化趋势;随着烟气再循环率的增加,炉膛内火焰平均温度与出口处NO_(x)排放均呈下降趋势,当烟气再循环率为0.20时,出口处NO_(x)排放降低约95%,实现超低排放。该研究对反扩散火焰在工业生产中的应用具有一定的指导意义。

燃煤电厂锅炉燃烧NO_(x)排放优化控制技术

为实现燃煤电厂锅炉在不同负荷运行状态下,燃烧NO_(x)排放优化控制,在满足NO_(x)排放标准的基础上,进一步降低NO_(x)排放量,以某煤电厂的锅炉为例,研究锅炉燃烧NO_(x)排放优化控制技术。结合快速属性约简与混合核极限学习机算法,形成FAR-HKELM算法,预测锅炉燃烧NO_(x)排放结果;以锅炉自带的可编程控制器(PLC)控制系统为基础,设计各个系统的子控制PLC,依据预测结果,综合协同控制各子系统,保证控制主站能实时掌握各个系统的控制情况;针对性优化控制锅炉自身系统的燃烧情况。试验结果显示:该技术在空气系数取值为1.3、当烟气循环速率为30%时,启动状态下NO_(x)的最高排放质量浓度为55.6mg/m在不同程度的热负荷运行状态下,出口NO_(x)的排放质量浓度在55mg/m^(3)以下,氨气的逸出量在0.55μL·L^(-1)以下,实现燃煤电厂锅炉燃烧NO_(x)排放优化控制。

二次燃气入射角度对低NO_(x)燃烧器燃烧特性的影响

针对低氮燃烧器和烟气内循环的组合技术,设计了一种燃气分级和旋流燃烧相结合的天然气低氮燃烧器,利用FLUENT软件研究了二次燃气不同入射角度对燃烧器内流场、温度场和NO_(x)排放量的影响.结果表明:二次燃气入射角度为135°时,烟气回流区域最大,卷吸率(Kv)最高;随着二次燃气入射角度的增大,炉膛内温度均匀性提高,二次燃气入射角度为120°时,炉膛内温度不均匀度最低,偏斜率最小;随着二次燃气入射角度的增大,NO_(x)排放量逐渐减小.综合炉内燃烧状况和NO_(x)排放量可知,二次燃气入射的最佳角度是120°.

轧钢加热炉采用低氮燃烧法降低NO_(x)排放的改造与实践

新中型轧线建设项目热试发现两座加热炉排放烟气NO_(x)浓度超标,为保证NO_(x)达标排放,研究出低氮燃烧法,通过燃烧器控制燃烧初期NO_(x)的生成。采用空气分级来减少燃料氮转化为,NO_(x)同时通过快速响应自动调节空燃比的控制措施,进一步减少热力型NO_(x)生成。实践表明,改造方案解决了NO_(x)浓度超标这一问题,满足了国家和地方相关环保标准中热处理炉NO_(x)排放浓度≤150mg/m^(3)的要求。

乙烯裂解炉用圆形低NO_(x)燃烧器燃烧情况数值模拟

以某裂解炉用圆形低NO_(x)燃烧器为例,通过建立几何模型、网格划分、模型选取、条件设置及迭代计算等过程运用CFD技术对炉内的燃烧情况进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析,得到了炉膛内的燃烧流动和温度分布情况,为低NO_(x)燃烧器的研发和设计提供依据。

低NO_(x)燃烧器在制氢装置转化炉中的应用

制氢装置转化炉燃料气与助燃空气在燃烧器燃烧会产生大量氮氧化物,而氮氧化物是全球大气污染的主要污染物之一。本文研究了氮氧化物形成机理、列举了低NO_(X)燃烧器类型以及分割火焰型低NO_(X)燃烧器在制氢装置转化炉中的应用,结果表明:在同一负荷和工况条件下,低NO_(X)燃烧器改造后NO和NO2均相比改造前有所降低,且NO_(2)下降更为明显,而NO_(X)折算值相比改造前下降了约13mg/m^(3),即相比改造前,约降低了18%的NO_(X)排放。

W火焰锅炉低NO_(X)燃烧改造及数值模拟预测

对某600 MW超临界W火焰锅炉氮氧化物排放高的原因进行全面分析,提出相应低NO_(X)燃烧改造方案,并对不同改造方案通过全炉膛燃烧过程的热态数值模拟进行优化设计,模拟结果表明:通过增设燃尽风、更换新型低NO_(X)燃烧器等措施,能够在不影响锅炉效率的前提下,有效降低炉内NO_(X)的产生。数模预测结果与实际改造后的性能考核试验结果对比显示,主要监视指标误差均在10%以内。

燃气发动机低NO_(X)排放技术路线研究

为实现低NO_(X)排放,需对传统的发动机进行技术改进与硬件升级。CARB(加州空气资源委员会)联合SwRI(美国西南研究院)对燃气发动机进行了一些调查和研究,展示了能够将NO_(X)排放限制在0.02g/bhp-hr的系统[1-4]。同时采用不同的测试循环来检测氨(NH_(3))、甲烷(CH_(4))、一氧化碳和碳氢化合物的排放。本文主要采用后处理系统快速启动和优化空燃比控制的方式减少NO_(X)的排放。具体实现采用适配的后处理催化器、高精度控制的发动机零部件及高鲁棒性的稳态和瞬态标定数据等。

300 MW贫煤锅炉低氮燃烧深度优化技术

贫煤锅炉燃烧过程中,保证贫煤燃料的稳定着火、燃烧及燃尽特性,必须充分满足和保证燃烧过程温度、氧量等要求,这一定程度上与NO_(x)生成控制要求的低氧、低温条件存在矛盾。因此在贫煤锅炉应用低氮燃烧技术过程中,如何保证锅炉低氮燃烧,又不影响锅炉燃烧性能,一直以来都是低氮燃烧技术的难点。在锅炉低氮燃烧技术初步方案的基础上,通过系统分析与设计,提出了切实可行的低氮燃烧技术深度优化改造方案。针对某300 MW贫煤锅炉,通过数值模拟分析了空气分级低氮燃烧方式以及底二次风喷口面积对锅炉燃烧及NO_(x)排放的影响。在锅炉增设3层新型SOFA风进行低氮燃烧改造初步方案基础上,通过进一步计算与分析,提出了增大底二次风喷口面积1.5倍的低氮燃烧深度优化改造方案。模拟结果表明,NO_(x)排放量由原先的473.4 mg/m^(3)减少为265.3 mg/m^(3),改造后NO_(x)排放量减少了40%以上,同时能保证锅炉温度场和氧量场分布均匀。改造后锅炉实际运行结果表明,NO_(x)排放量由优化前的481.6 mg/m^(3)降至269.1 mg/m^(3),NO_(x)排放量减少了44.1%,有效实现了贫煤锅炉安全、高效、低污染运行。

高浓度煤粉预燃式强稳燃低氮燃烧器配风组织优化

煤粉预燃低氮燃烧技术可兼顾稳定燃烧与NO_(x)排放控制,在燃煤锅炉灵活性调峰稳燃领域的应用潜力巨大。依托5 MW燃烧试验平台,研究一种带小型预燃室的高浓度煤粉预燃低氮燃烧器运行性能。通过CFD数值模拟,系统研究了一次风率、内外二次风配风与分离式燃尽风(SOFA)对燃烧器燃烧性能及污染物排放特性的影响。结合5 MW燃烧试验平台测试结果对燃烧模型进行验证验证,试验实际温度与数值计算结果的最大偏差为44℃,误差范围±3.3%,证明所选燃烧模型的准确性。研究结果表明:一次风率是影响预燃室环形回流区的关键因素,过低或过高的一次风速会分别对稳燃能力与降氮能力产生影响,在约8.8%的一次风率条件下能够保证有充足的回流量,有利于煤粉着火和排放控制;升高内二次风率能卷吸更多炉膛内高温烟气,有利于煤粉燃尽,但炉膛内部高温氧化性气氛区域增加,会导致污染物排放有所升高,约为43.5%的内二次风率能兼顾稳燃与降氮效果;采取适当比率的SOFA替代外二次风,能使得燃烧区域的含氮化合物更易被还原,从而降低排放,在23%SOFA风率下出现明显的低氮效果,NO_(x)排放为72 mg/m^(3)(6%O_(2)),与0%SOFA风率相比减排约67%。