空气分级燃烧降低锅炉NOx排放控制技术

阐述了空气分级燃烧降低NOx的排放机理及影响分级燃烧NOx生成的主要因素。对某电厂应用空气分级燃烧技术及NOx排放效果进行了分析,同时对内蒙古乌拉山电厂WGZ410/100—12型锅炉的分级燃烧改造方案及其降低NOx排放效果进行了分析,初步了解分级燃烧的特性。

空气分级低NOx燃烧技术锅炉变负荷特性研究

电站锅炉应用以分离燃尽风（SOFA，Separated Over Fire Air）为标志的第三代空气分级超低NOx燃烧技术（下称超低NOx燃烧技术）后，普遍出现变负荷特性变差、再热汽温调节难度加大的现象，对机组和电网的安全稳定运行均构成威胁。本项目通过深入的理论分析和现场试验研究，发现锅炉变负荷速率与锅炉主汽产汽速度的动态变化直接相关，而超低NOx燃烧技术应用后炉内火焰变为两段后，会显著影响锅炉水冷壁的产汽速率和辐射热／对流热的比例，从而影响到变负荷速率和再热汽温的调整。针对这一根本原因，本研究开发了一套通过改变上下两段火焰的进风比例来统一动态调节产汽速率和再热汽温的方法，并在国内大范围推广应用，为超低NOx燃烧技术的优化运行提供了理论依据和技术支撑。

空气分级低NO_x燃烧技术的运行费用及工程应用

将空气分级低NOx燃烧技术所造成的各种锅炉热损失视之为该技术的运行费用,分析了其影响因素,并通过与烟气脱硝设备的运行费用的比较,提出了空气分级技术的临界分级热损失等概念,从基础理论与运行费用两方面阐述了合理选择空气分级深度的重要性及其工程应用中应注意的问题。空气分级低NOx燃烧技术与烟气脱硝设备相比,已不再具有运行费用低的优势,在考虑锅炉NOx减排方案时,应以临界分级热损失为依据,对空气分级技术、烟气脱硝设备以及两者结合使用的各种技术方案进行技术经济性分析比较,选择最佳的技术方案,切忌过分追求空气分级深度,或强求采用烟气脱销技术。机组投产后,应围绕NOx减排进行空气分级深度专项调整试验,求得最佳空气分级深度值以指导锅炉运行,使锅炉NOx减排的运行总费用达到最低,并为后续的进一步NOx减排方案提供依据。

200MW锅炉空气分级低NO_x燃烧改造实验研究

针对北京地区某电厂200MW燃烟煤机组进行低NOx燃烧系统改造,采用了燃尽风(OFA)与水平浓淡低NOx燃烧器相结合的立体分级燃烧低NOx燃烧系统。改造后氮氧化物(NOx)排放浓度有明显改善,采取均等配风方式时,下降幅度达45%～60%;采取合适的燃尽风喷口水平摆动角度,可有效缓解炉膛出口烟温偏差,偏差可控制在50℃范围内;在NOx排放量得到明显改善的同时,锅炉效率提高1%左右。改造后任一工况下的NOx排放浓度均低于400mg/m3,同时为尾部烟气脱硝(SCR)装置提供更为经济的入口条件。

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NOx排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NOx的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NOx排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果。研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NOx排放的效果。

空气分级对旋风燃烧液态排渣及NOx排放的影响

为了进一步论证在旋风炉中采用空气分级低氮燃烧技术的可行性,建立了旋风燃烧液态排渣模型和NOx排放半经验公式,并在一台中试旋风炉上开展了实验研究,定量分析了空气分级对准东煤旋风燃烧时液态排渣、NOx排放和燃尽性的影响.实验数据表明,针对不同准东煤种,为兼顾稳定液态排渣和降低氮氧化物排放,可根据容积热负荷、捕渣率和灰临界温度确定合适的空气配比方式.燃用准东天池煤时,最佳的主燃区过量空气系数为0.9,与空气未分级相比,NOx排放可降低20%,但未完全燃烧热损失会增加0.32%.本研究将为旋风炉的设计和运行提供重要参考.

空气分级燃烧对降低燃油炉NO_x排放的试验研究

为了解决现有燃油炉NO_x排放超标的问题,对现有燃油炉的结构进行改造,实施了空气不分级燃烧和分级燃烧对降低NO_x排放的对比性试验。在空气不分级燃烧时,得到O2浓度是影响NO_x的重要因素,可以采用低氧燃烧来降低NO_x的浓度以满足排放要求,并得到不同负荷下低氧燃烧的过量空气系数范围;采用空气分级燃烧时,通过控制一次风α_1和二次风α_2的送入量,使燃油炉NO_x排放的浓度进一步降低以符合国家更严格的排放标准。

600MW机组锅炉空气分级低NO_x燃烧数值模拟

某600MW机组四角切圆锅炉在满负荷运行方式下NOx排放浓度约400mg/m3,不能满足国家对电站锅炉NOx减排的要求。对此,采用高级复合式空气分级低NOx燃烧技术和炉膛布置相匹配的方法,降低NOx排放量。同时,以数值模拟软件FLUENT为工具,采用k-ε双方程模型,对燃烧器拟改进结构与原始结构锅炉煤粉燃烧过程和NOx生成特性进行模拟并对比。结果表明:采用空气分级燃烧后,炉膛温度场、速度场以及CO、O2的排放量均有相应的变化,且NOx排放量大大降低;数值模拟结果和试验结果的计算误差在5%以内,可准确预测燃烧器改进后NOx生成与排放量,为燃烧器的改造提供一定的理论依据。

炉内空气分级低NO_x燃烧技术

通过对氮氧化物生成机理的分析,论述了降低氮氧化物生成的基本途径和炉内空气分级燃烧脱硝的基本原理。通过实例考察了火上风量、径向空气分布、炉内氧量、炉内负荷和三次风投停对氮氧化物排放量的影响,说明炉内空气分级燃烧技术是降低煤粉炉NOx排放量的有效方法。

燃煤锅炉进行空气分级低NO_x燃烧改造的有关问题探讨

针对国家对火电厂NOx的排放控制越来越严,以及燃煤电站锅炉降低NOx排放主要是以低NOx燃烧技术为主、烟气脱硝技术为辅的防治策略,分析了早期锅炉燃烧器的布置方式及存在的不足,介绍了深度分级送风低NOx燃烧的技术特点,指出低NOx燃烧器加深度分级送风可大幅度降低NOx生成,故需要对锅炉进行深度分级送风低NOx燃烧改造,为此,详细分析了改造的内容、风险及注意事项,最后对改造的效益进行了初步估算并给出相关建议。

空气分级燃烧降低NO_X排放技术的研究

利用Fluent数值模拟软件分析了空气分级对高温低氧空气燃烧污染物排放的影响。应用空气分级燃烧技术的燃烧器不仅使燃烧室内具有较高的温度水平,温度场均匀,燃烧效率高,而且NOX的生成量也较低,可以达到节约燃料和降低污染物的综合效果。计算结果分析表明:分级燃烧的二次空气配比对燃烧室内的NOX排放有较大影响。当一次空气占40%左右时,NOX排放最少。

低NO_x空气分级燃烧技术与锅炉容量的匹配性研究

依据锅炉容量特性以及低NOx空气分级燃烧技术对煤粉气流燃尽过程的影响,分析了低NOx空气分级燃烧技术与锅炉容量的匹配性,以及空气分级燃烧技术应用于中小容量锅炉的可行性及限制因素。研究结果表明,包括SOFA措施在内的深度低NOx空气分级燃烧技术与600MW等级以上的大容量机组锅炉匹配较好,而在300MW等级以下容量机组锅炉上应用需要解决低NOx空气分级技术对煤粉燃尽过程的影响问题。

空气分级燃烧降低NO_x排放机理及影响因素

阐述了电站燃煤锅炉空气分级燃烧技术降低NO_x排放的机理,分析了影响空气分级燃烧效率的主要因素,讨论了各种因素对煤粉燃烧过程中NO_x生成量的影响规律。结果表明:NO_x的生成量随着炉内温度和过量空气的增加而逐渐增加,随着烟气在炉内停留时间的延长和煤粉细度的增加而逐渐减小。

燃煤锅炉空气分级燃烧降低NO_x质量浓度的试验研究

为降低小容量锅炉烟气NOx质量浓度,在75 t/h燃煤锅炉上通过调节燃尽风和二次风的比例,进行了空气分级燃烧试验研究。结果表明,燃尽风的投入能有效降低NOx质量浓度,中二次风比例最小的配风方式对降低NOx质量浓度作用最为显著,在烟温高侧大比例投入燃尽风可大幅度减弱炉膛出口烟温偏差。

空气分级燃烧器稳焰器降低NO_x试验研究

三次空气分级天然气燃烧器中稳焰器可以大幅度降低不完全燃烧热损失,但却提高了NOx的排放浓度,其最佳工况点为天然气管与一次风管、二次风管和三次风管的流通面积之比为1∶5.51∶1.92∶3.97及天然气管与一次风管、二次风管的插深之比为1∶0.75∶0.208 3。试验表明,稳焰器的安装位置影响NOx的排放量,烟气中NOx最低排放量为24.26 mg/m3。

空气分级燃烧技术在燃烧器低NO_x改造中的应用

空气分级燃烧技术是降低锅炉NOx排放的主要燃烧控制手段,将这种技术应用到燃烧器的改造中可以起到降低NOx排放的作用,为此介绍北京高井热电厂6号锅炉的低NOx燃烧器改造以及试运情况。

分解炉空气分级燃烧及NOx排放特性研究

随着我国经济的飞速发展,作为重要基础材料的水泥产品需求量极大且趋于稳定。水泥生产过程中的NOx排放与燃煤火电厂和汽车尾气产生的NOx排放已成为空气污染的主要来源,而分解炉是降低水泥生产工艺中NOx排放的有效设备。笔者在引入高温烟气的模拟分解炉内进行空气分级燃烧试验,研究配风位置、配风比例以及石灰石/煤比例对分解炉内燃烧和NOx排放特性的影响规律。试验稳定过程中,高温烟气发生装置的给煤量和配风量保持不变。此时,高温烟气发生装置的时间平均温度为911℃,其产生的高温烟气温度稳定在750℃左右,高温烟气中NOx主要以NO和N2O的形式存在,其浓度分别为261.49×10^-6和12.96×10^-6。该股高温烟气将模拟实际回转窑产生的烟气进入分解炉内。在分解炉的上部区域(距离顶部0~2 000 mm区域)的温度为800~1 000℃,与实际分解炉运行温度一致,排放烟气中NOx主要以NO和N2O形式存在。随着中间配风位置的下移,煤粉燃烧放热区域下移,而顶部区域的石灰石吸热量变化较小,则原有热量平衡被打破且原有吸热量高于现有放热量,导致顶部区域内燃烧温度降低。此时,还原气氛中煤粉燃烧和石灰石分解反应时间均变长,导致NOx的还原反应更加充分。但石灰石分解产生的氧化钙(CaO)作为中间产物会促进NO的生成反应,其反应时间增加也促进了NO的生成;另一方面,石灰石作为催化剂参与焦炭和挥发分还原NO的反应过程,分解炉顶部区域的温度下降使得该还原反应变弱。综上,NO的最终排放浓度是以上反应的综合结果。随着配风位置的下移,该变化对NO的生成作用更加明显,故NO的排放浓度逐渐升高。当一级风量与二级风量的配风比例降低时,分解炉上部区域的煤粉燃烧份额减少和石灰石分解量降低,而分解炉下部区域的煤粉燃烧份额增加和未分解的石灰石份额增加,但石灰石的吸热增加量高于燃烧增加份额的放热量,因此分解炉内整体温度均降低。分解炉内NO浓度是由石灰石催化的氧化过程和还原过程综合决定的。一级风量变小时,尾部CO浓度随之增加,烟气中NO浓度呈现降低的趋势。当石灰石/煤比例增加时,分解炉内沿程温度逐渐下降。随着石灰石给粉量增加,分解炉内石灰石受热分解产生的CaO浓度增加,CaO催化NO还原反应更剧烈,从而NO浓度逐渐降低。而石灰石给粉量增加和分解炉温度降低的过程导致尾部的CO浓度升高。

高灰低挥发分煤空气分级燃烧特性研究

为降低高灰低挥发分煤在燃烧过程中产生的NOx,在研究化学渗透脱挥发分热解模型的基础上,利用气相燃烧的简化机理对计算流体动力学软件模拟煤粉燃烧过程进行改进,并进行空气分级燃烧工况的数值模拟,着重分析高灰低挥发分煤空气分级燃烧的控制机制。通过与未分级燃烧进行比较,发现高灰低挥发分煤采用空气分级燃烧,可以形成还原性气氛来抑制NOx生成,但存在煤粉着火滞后和NOx排放量较高等问题。

半焦空气分级燃烧NOx排放试验研究

半焦是低阶煤经低温热解后的产物,其中半焦粉与煤粉工业锅炉常用煤种烟煤相比价格低廉。若能将半焦粉用作煤粉工业锅炉的燃料,既可拓宽煤粉工业锅炉的适用燃料范围,又可增强煤粉工业锅炉的市场竞争力。由于半焦挥发分低、固定碳高,实现其着火和稳定燃烧需要更高的温度,同时,降低NOx初始排放也是一个技术难题。为了实现半焦在煤粉工业锅炉中的稳定燃烧及NOx排放的降低,采用两段式滴管炉开展半焦空气分级燃烧NOx排放规律研究。笔者对半焦空气不分级燃烧NOx排放规律进行了研究,主要探究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及过量空气系数的影响,为后续空气分级燃烧降低NOx的效果提供对比依据。半焦空气分级燃烧试验主要研究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及二次风比例(0.4~0.8)的影响,并从燃尽率、NOx减少比例、灰样微观孔隙和形貌等方面进行论证,试验结果表明,在空气不分级燃烧条件下,即燃尽风配风比例为0时,随着主燃区温度升高,NOx排放浓度随之迅速升高;随着过量空气系数增加,NOx浓度先迅速增加,过量空气系数大于1.15时,NOx浓度增速变缓;在空气分级燃烧中,相同主燃区温度条件下,二次风比例由高到低变化时,NOx排放呈先迅速下降后缓慢回升的变化趋势,燃尽率先快速升高而后趋于平缓。二次风比例为0.56时(即燃尽风率为0.39),燃尽率达90%,NOx排放浓度降至最低,为120 mg/m^3以下,此时是试验条件下的最佳二次风比例。

空气分级低NO_X燃烧技术的研究与应用

空气分级燃烧作为降低电站锅炉NOX的技术之一,已逐渐成为电站锅炉低NOX改造的主流技术。文章介绍上海外高桥电厂1号锅炉采用空气分级低NOX燃烧技术及其基本原理、关键问题及实施后的成果。对1号锅炉实施空气分级燃烧技术前后的运行指标进行了分析,提出了目前设备投运后存在的问题与建议。