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正文內(nèi)容

煤粉爐低氮氧化物燃燒技術(shù)研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-21 23:38 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 噴嘴的存在,使煤粉隔倉和輔助三次風(fēng)的間距加大。   3)SGR的煤粉噴嘴出口是漸擴(kuò)型,用以保證煤粉氣流靠近噴嘴出口發(fā)生著火,并起著穩(wěn)定火焰的作用。   SGR射流對一、二次風(fēng)射流的分隔作用,把煤粉的燃燒過程分為兩個燃燒區(qū),它的NOX排放量是一次燃燒區(qū)生成的(NOx)p和二次燃燒區(qū)生成的(NOx)s的總和。預(yù)期鍋爐的NOx排放量為0.21b/106 Btu(150~155 mg/m3)。 (5)HTNR低NOx燒煤燒器(荷蘭拔伯葛-日立公司生產(chǎn))   HTNR燃燒器的火焰能提供使主燃區(qū)生成的部分NOx在火焰中再度被還原的必要條件,從而降低火焰中的NOX。 (6)切向燃煤PM(Polution Minimun)燃燒器(三菱重工研制) 三菱重工研制的切向燃煤PM燃燒器,PM燃燒器的關(guān)鍵部位是分離器,它由靠近燃燒器的一次風(fēng)管的一個彎頭及兩個噴口組成。煤粉氣流流過分離器時進(jìn)行簡單的慣性分離,富粉流進(jìn)入上噴口,貧粉流進(jìn)入下噴口,實行濃淡分離。此外,如果在PM燃燒器上10部設(shè)置頂部燃燼風(fēng)噴口,使PM燃燒器區(qū)域處于富燃區(qū),頂部燃燼風(fēng)噴口處于燃燼區(qū),形成分級燃燒,可使NOx進(jìn)一步降低。所以,PM燃燒器實際上是集煙氣再循環(huán)、分級燃燒和濃淡燃燒于一體的低NOX燃燒系統(tǒng)。這種燃燒器的NOx生成量較SGR燃燒器的低,比常用的直流燃燒器煤粉火焰更低,因而稱為污梁物最少型燃燒器。據(jù)報導(dǎo),PM燃燒器的NOx值為:燒氣為30mg/m3,燒油為80 mg/m3,燒煤為150 mg/m3。與常規(guī)燃燒器相比,PM燃燒器可使NOX的生成量減少60%。 (7)A-PM燃燒器(三菱重工研制) A-PM燃燒器主要的特征為:   1)用內(nèi)置式煤粉濃淡分離器,形成煤粉濃淡分布。 2)大寬度燃燒器。   3)分割式燃燒器風(fēng)箱代替常用的整體式燃燒器風(fēng)箱。 4)減少燃燒器噴嘴數(shù)。   其原理是希望在PM燃燒器基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低NOx。在燃燒器著火區(qū),一次風(fēng)煤粉濃淡分離后,把濃粉氣流集中分布在外側(cè),并增大燃燒器寬度來增加從周圍吸收熱量,目的是實現(xiàn)低空氣比和高溫環(huán)境;在燃燒器到燃盡區(qū),除了要低的空氣比和提高溫度,還要求風(fēng)粉混合良好,并加長停留時間,采取的措施是將燃燒器風(fēng)箱分割開使?fàn)t膛高度方向的空氣分割,來實現(xiàn)爐內(nèi)流動的最佳化,并擴(kuò)大NOx還原區(qū);燃盡區(qū)以后,要求低溫、低空氣比,而且還得防止產(chǎn)生高飛灰含碳可燃物,因此需特別均勻地降低爐內(nèi)空氣比,使氧氣擴(kuò)散均勻。 采用分段燃燒方法燃料分級燃燒是降低NOx排放的有效方法之一。它的優(yōu)點在于既可降低火焰最高溫度,減小熱力型NOx的形成,也可減小局部氧氣濃度,抑制燃料型NOx的形成。因此分級燃燒被廣泛地應(yīng)用于鍋爐的設(shè)計中。但是研究表明,在許多情況下分級燃燒會導(dǎo)致快速型NOx的明顯增大。如果不對分級燃燒進(jìn)行優(yōu)化,很難使李科:燃煤電廠低氮氧化物燃燒技術(shù)研究鍋爐的NOx排放總量達(dá)到最小。以便使沿爐內(nèi)火焰行程快速型、燃料型和熱力型NOx的形成量達(dá)到最小。(1) 采用分級混合燃燒,降低氧濃度和燃燒溫度以及將燃燒器噴嘴出口燃料分為濃稀兩相。在主燃燒器實行低氧,低溫燃燒降低NOx生成。在燃燒器頂部設(shè)置燃燼風(fēng)噴嘴(OFA),配以不同的風(fēng)量,燃盡在主燃燒區(qū)低氧條件下產(chǎn)生的未燃?xì)怏w和碳份。分級燃燒主要使燃燒完全和降低NOx排放為最佳。 (2) 采用分級配風(fēng)的方法有:   1)在配風(fēng)方式上使煤粉氣流與“二次風(fēng)”氣流的混合燃燒分為兩個“區(qū)域”進(jìn)行。在一次燃燒區(qū)內(nèi)煤粉是在“缺氧”(一般控制空氣系數(shù)n=0.7~0.75)的工況下進(jìn)行著火燃燒。一次燃燒區(qū)中未燃盡的煤粉顆粒(焦碳)與余下的燃燒空氣(分級二次風(fēng))在二次燃燒區(qū)進(jìn)行混合、燃盡。   2)燃燒器主風(fēng)箱中設(shè)置一定數(shù)量的富裕噴嘴,當(dāng)煙氣中未燃物上升到排放標(biāo)準(zhǔn)以上時,分別投入運行。 3)控制送入爐膛的燃料和風(fēng)量分配均勻,通過測量把燃料偏差控制在5%以內(nèi),風(fēng)量偏差在10%以內(nèi),達(dá)到優(yōu)化燃燒,降低NOx的目的??諝夥旨壢紵前讶剂贤耆紵枰目諝庋鼗鹧骈L度分段送入,使燃燒過程分成空氣過剩系數(shù)明顯不同的幾個階段。目前2級和3級燃燒方式用較多。分級燃燒既可以在單一燃燒器上實現(xiàn),也可以在多排布置燃燒器的爐膛內(nèi)整體實現(xiàn)。前者通過分級配風(fēng)燃燒器的結(jié)構(gòu),后者通過組織氧氣濃度和溫度不同的燃燒區(qū)來達(dá)到目的。兩種實現(xiàn)分級燃燒方法的系統(tǒng)是有區(qū)別的。沿爐膛垂直方向分級燃燒的實現(xiàn)是關(guān)閉上層燃燒器的燃料,或在主燃燒器的上方布置專門的空氣噴嘴;在水平方向分級燃燒的實現(xiàn)是在對沖布置的燃燒器中,使一面墻的燃燒器具有富燃料,另一面墻的燃燒器具有富氧。但是,無論是那一種方法實現(xiàn)的分級燃燒,12(2級燃燒的第一級空氣過剩系數(shù)通常選α=~),結(jié)果降低了火焰的最高溫度以及火焰核心區(qū)氧氣的濃度,從而降低了NOx的形成;而在第二區(qū),由于燃燒產(chǎn)物和過量空氣的稀釋,實際上NOx不再形成。日本三菱重工研制和應(yīng)用出兩級和三級燃料燃燒系統(tǒng)。其主要的技術(shù)是在主燃燒器的上方布置有輔助燃燒器,以采用不同細(xì)度的煤粉,采用這種燃燒方式,可使NOx排放量降低到328~600 mg/Nm3。某電廠鍋爐采用分級燃燒技術(shù),對均等配風(fēng)的煙煤型直流燃燒器進(jìn)行改造,在上部增開燃盡風(fēng)噴口,為防止主燃燒器區(qū)缺氧而可能出現(xiàn)的結(jié)渣和腐蝕,使用了水平偏轉(zhuǎn)二次風(fēng),借以增加水冷壁附近的氧濃度。改造后實測數(shù)據(jù)表明:NOx排放量明顯降低,由改造前的744 mg/Nm3降至556 m*g/Nm3。 爐膛內(nèi)降低NOx技術(shù) 用煤粉再燃降低NOx的技術(shù)(1)煤粉再燃燃燒技術(shù)機(jī)理 燃料燃燒過程中,將燃燒分成3個區(qū)域:一次燃燒區(qū),為氧化性或稍還原性氣氛;在第二燃燒區(qū),為還原性氣氛,將二次燃料送入,則生成CH基團(tuán),這些基團(tuán)與一次燃燒區(qū)內(nèi)生成的NO反應(yīng),最終生成N2;這個區(qū)域通常成為再燃燒區(qū),二次燃料別稱為再燃燃料,最后送入二次風(fēng),使燃料完全燃燒,因此,成為燃盡區(qū),這就是再燃燒技術(shù)的機(jī)理。(2)再燃燃料的選取   根據(jù)再燃的原理,再燃區(qū)的還原性氣氛中最利于NOX還原的成分是烴(CHi),因此,選擇二次燃料時應(yīng)采用能在燃燒時產(chǎn)生大量烴根而又不含氮類的物質(zhì)。丙烷和其它燃料相比,能最有效地降低NOX,這是因為丙烷能產(chǎn)生大量烴根而沒有額外的氮類成分。而在所有燃料中,氫氣降低NOX的效果最差,因為它本身不能產(chǎn)李科:燃煤電廠低氮氧化物燃燒技術(shù)研究生烴根是用天然氣、油和煤作為二次燃料時降低NOX濃度效果的比較。顯然,天然氣是最有效的二次燃料。研究還表明,氣態(tài)烴燃料還原NOX的能力隨著烴分子中碳原子數(shù)目的增加而增加,因此,氣態(tài)烴是最好的二次燃料。   再燃燃料作為二次燃料,一般是在還原性氣氛中燃燒,對于鍋爐爐膛來說,一般都是在爐膛的燃燒區(qū)的上部,因此,再燃燃料必須易著火,易燃盡。 (3)三次風(fēng)煤粉作為再燃燃料的可能性分析統(tǒng),改進(jìn)的成本的運行的安全性都不方便。根據(jù)測試發(fā)現(xiàn),三次風(fēng)煤粉粒度比一次風(fēng)煤粉粒度明顯要小,易著火,易燃燼,比較適合再燃燃料的要求。 另外,對于鍋爐膛內(nèi)的燃燒工況而言,當(dāng)三次風(fēng)投入時,相當(dāng)于增設(shè)了頂部燃燒區(qū),實行分級燃燒,在燃燒器區(qū)域形成富燃區(qū),三次風(fēng)噴嘴附近形成燃盡區(qū),使排放量降低,此外,含粉三次風(fēng)還可起到還原已生成NOx的作用,使NOx進(jìn)一步下降。當(dāng)然,使用三次風(fēng)細(xì)粉再燃降低NOx的方法也會出現(xiàn)一定的問題,如磨煤乏氣中煤粉燃燒火焰長度不足,飛灰可燃物含量增加,火焰中心上移,引起出口結(jié)渣,過熱器超溫等不良現(xiàn)象。 但是通過改造三次風(fēng)將其作為再燃燃料送入爐膛,實行再燃燒技術(shù)還是值得研究的。由于三次風(fēng)含粉量較少(占總粉量的10%15%),為滿足再燃區(qū)過量空氣系數(shù)a21的要求,必須對三次風(fēng)進(jìn)行濃縮。只要濃縮后的三次風(fēng)噴入爐膛后,形成富燃料的二次燃燒區(qū)(即再燃區(qū)),就可生成大量CH基團(tuán),這些基團(tuán)與主燃燒區(qū)生成的NOx發(fā)生反應(yīng),最終生成N2,即可降低NOx的排放量。這就是說,將原有的燃燒方式改造成再燃燃燒方式。這對我國大量的中間儲倉式熱風(fēng)送粉鍋爐是值得考慮的。 采用濃淡燃燒技術(shù)濃淡燃燒可降低NOx的排放。濃淡燃燒就是把煤粉分成濃淡兩股送入爐膛。濃側(cè)煤粉由于煤粉濃縮,著火溫度下降,穩(wěn)燃性提高,淡側(cè)煤粉利用濃側(cè)煤粉火14
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