電站鍋爐低氮燃燒技術(shù)與原理概述-wenkub
2022-11-03 02:34:42 本頁面
【正文】 : 67 電站鍋爐低氮燃燒技術(shù)與原理概述 吳碧君，肖 萍 （國電環(huán)境保護(hù)研究所，江蘇 南京 210031） 摘 要： 簡(jiǎn)述了燃燒過程中 NOx的生成途徑與 NOx生成與排放值的影響因素和鍋爐低氮燃燒技術(shù)的發(fā)展，介紹了電站鍋爐常用的空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒及煙氣再循環(huán) 3 種主要的低氮燃燒技術(shù)原理，分析了提高 NOx控制效果的主要因素，討論了 NOx降低率的技術(shù)參數(shù)的最佳范圍。 關(guān)鍵詞： 低氮燃燒鍋爐；低氮燃燒技術(shù)；空氣分級(jí)燃燒；燃料分級(jí)燃燒；煙氣再循環(huán) 1 燃燒過程 NOx 的主要生成途徑 燃燒過程 NOx的生成途徑有熱力型 、燃料型及快速型 3 種主要途徑，其中燃料型 NOx約占總生成量的 60%～ 80%，最高可達(dá) 90%，熱力型 NOx在溫度足夠高時(shí)可達(dá) 20%，快速型 NOx占的比例最小。燃料中的有機(jī)氮首先被熱分解成氰（ HCN）、氨（ NH3）及 CN 等中間產(chǎn)物隨揮發(fā)分一起從燃料中析出， 即所謂揮發(fā)分 N，然后再分別被氧化成 NO。這就是液態(tài)排渣爐的 NOx較固態(tài)排渣爐要高的原因。（ 3）過?？諝庀禂?shù)。 3 低氮燃燒技術(shù)及原理分析 空氣分級(jí)燃燒 空氣分級(jí)燃燒是 20 世紀(jì) 50 年代在美國首先發(fā)展起來的，后來德國和日本作了改進(jìn)并有了較快的發(fā)展。 影響因素及控制范圍 空氣分級(jí)燃燒是將 燃燒過程分階段完成，故也稱之為分段燃燒。因此，在采用空氣分級(jí)燃燒原理設(shè)計(jì)鍋爐低 NOx 燃燒器和鍋爐的日常運(yùn)行中，有一些技術(shù)參數(shù)需特別注意，如果選取不恰當(dāng)，不但得不到理想的 NOx控制效果，同樣會(huì)影響鍋爐燃燒效率。對(duì)于具體的燃燒設(shè)備和煤種應(yīng)通過試驗(yàn)確定。 故在組織空氣分級(jí)燃燒時(shí)，需要根據(jù)煤種特性，將一級(jí)燃燒區(qū)的溫度控制在最有利于降低 NOx排放濃度的范圍內(nèi)。如果在一級(jí)燃燒區(qū)的停留時(shí)間足夠長(zhǎng)，則可使一級(jí)燃燒區(qū)出口處煙氣中的燃料 N 基本反應(yīng)完全，不會(huì)帶到燃盡區(qū)，否則在燃盡區(qū)還會(huì)生成一定量的 NOx。 在未采取分級(jí)燃燒時(shí)，細(xì)煤粉的 NOx排放濃度高于粗煤粉，在采用空氣分級(jí)燃燒技術(shù)后，當(dāng)α1＜ 1 時(shí)，細(xì)煤粉 NOx的排放值明顯低于粗煤粉，并且煙煤粒度的降低對(duì)抑制 NOx的生成效果優(yōu)于貧煤 [9]。它是在鍋爐的空氣預(yù)熱器前抽取一部分煙氣返回爐內(nèi)，利用惰性氣體的吸熱和氧濃度的降低，使火焰溫度降低，抑制燃燒速度，減少熱力型 NOx。在采用煙氣再循環(huán)法時(shí)，由于煙氣量增加，將引起燃燒狀態(tài)不穩(wěn)定，從而增加未完全燃燒熱損失。 采用煙氣再循環(huán)技術(shù)需要安裝再循環(huán)風(fēng)機(jī)、循環(huán)煙道，這些都需要場(chǎng)地，從而在現(xiàn)有電站進(jìn)行改造時(shí)對(duì)鍋爐附近的場(chǎng)地條件有一定的要求。二級(jí)燃燒區(qū)稱為再燃區(qū)，送入二次燃燒區(qū)的燃料稱為二次燃料。圖 4 為燃料分級(jí)低氮燃燒原理的示意。圖 5 為各種不同燃料的各再燃區(qū)過剩空氣系數(shù)（α 2）條件下產(chǎn)生的 NOx的濃度。 圖 5 不同的二次燃料時(shí)α 2對(duì) NOx產(chǎn)生量的影響 當(dāng)以甲烷作二次燃料時(shí)，盡管不同的煤種在過?？諝庀禂?shù)α 1＞ 1 的一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)所生成的 NOx各不相同，但當(dāng)再燃區(qū)的溫度達(dá) 1300℃、停留時(shí)間達(dá)1s 時(shí)，最終的 NOx濃度值非常接近（見圖 6）。 由圖 7 可見在相同的二次燃料比例下，天然氣可達(dá)到更好的 NOx的降低效果，但在其比例達(dá) 20%以上時(shí)，繼續(xù)增加二次燃料的比例降低 NOx 的效果增加不再明顯。圖 8 表明，在一定的燃燒溫度與停留時(shí)間條件下，存在一個(gè)最佳的過?？諝庀禂?shù)α 2，此時(shí)的 NOx濃度最低。而當(dāng)溫度為 1000℃時(shí)，降低率為 70%左右。但實(shí)際上煙氣在再燃區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間是由二次燃料入口和“火上風(fēng)”噴口的位臵所決定，而二次燃料噴口的位臵還影響一級(jí)燃燒區(qū)的停留時(shí)間，如一味地延長(zhǎng)再燃區(qū)的停留時(shí)間而減少了一級(jí)燃燒區(qū)的停留時(shí)間，不僅會(huì)降低燃料的燃盡率，還會(huì)使過多的過量氧進(jìn)入再燃區(qū)而減弱了還原氣氛。所有這些影響因素的最佳值都需由試驗(yàn)確定
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1