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1、技术经济综述低氮氧化物燃烧技术的发展状况国家电力公司热工研究院(西安710032)毕玉森[摘要]依据大量的国内、外技术文献,简要地回顾了低NOx燃烧技术的发展历程,较全面地介绍了一些具有当今世界上先进水平的低NOx燃烧系统(燃烧器)和一台颇具特色的低NOx排放煤粉锅炉运行情况。[关键词]低NOx燃烧器燃烧系统电站锅炉氮氧化物排放为了控制燃烧装置排放的氮氧化物对生态环境的净化装置入口的NOx浓度,以达到节省运行费用的目危害,国外从50年代起就开始了燃烧过程中氮氧化物的。生成机理和控制方法的研究。到70年代末和80年代,低NOx燃烧技术的研究和开发达到高潮,开发出2低NO
2、x燃烧技术的发展历程了低NOx燃烧器等实用技术。进入90年代,有关电站锅炉供货商又对其开发的低NOx燃烧器做了大量的纵观低NOx燃烧技术的发展过程,可大致划分为改进和优化工作,使其日臻完善。三代。1控制NOx排放技术措施的分类2.1第一代低NOx燃烧技术措施这一代措施不要求对燃烧系统做大的改动,只是控制NOx排放的技术措施可分为两大类:一是所对燃烧装置的运行方式或部分运行方式做调整或改谓的一次措施,其特征是通过各种技术手段,控制燃烧进。因此简单易行,可方便地用于现役装置,但NOx过程中NOx的生成反应。属于这类措施的有所有的的降低幅度十分有限。运行改进措施和除燃料分级
3、技术外的燃烧技术措施。2.1.1低过剩空气系数运行另一类是二次措施,其特征是把已经生成的NOx通过这是一种优化装置燃烧、降低NOx生成量的简单某种手段还原为N2,从而降低NOx的排放量。属于这方法。它不需对燃烧装置做结构改造,并有可能在降类措施的有选择性催化还原法(SCR)、非催化还原法低NOx排放的同时,提高装置运行的经济性。(SNCR),以及80年代后期才出现的燃料分级燃烧技图1是NOx生成量与运行氧量关系的试验结果。术。由图可见,低过剩空气系数运行抑制NOx生成量的幅第二类措施中的SCR、SNCR法又称为烟气净化技度与燃料种类、燃烧方式以及排渣方式有关。3术,它
4、能大幅度地把NOx排放量降低到200mg/m(指需要说明的是,电站锅炉实际运行时的过剩空气标准状态下干烟气,当O2=60%时,按NO2计的质量系数不能做大幅度的调整。对于燃煤锅炉而言,限制浓度。下同。)以下,但存在设备昂贵、运行费用高的问主要来自于过剩空气系数低时会造成受热面的粘污结题。渣和腐蚀、汽温特性的变化以及因飞灰可燃物增加而低NOx燃烧技术措施(包括一次措施和燃料分造成经济性下降。对于燃气、燃油锅炉而言,主要限制级)一直是应用最广泛的措施,即便是为满足排放标准在于CO浓度超标。的要求不得不使用烟气净化装置,仍须采用它来降低2热力发电·2000(2)©1994-
5、2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net技术经济综述排放的方法,图3给出的是这种方法的试验结果。通常的做法是从省煤器出口抽出烟气,加入二次风或一次风中。加入二次风时,火焰中心不受影响,其唯一作用是降低火焰温度,有利于减少热力型NOx的生成。对固态排渣锅炉而言,大约80%的NOx是由燃料氮生成的,这种方法的作用就非常有限。图1过剩空气系数对NOx生成量的影响2.1.2降低助燃空气预热温度降低助燃空气预热温度可降低火焰区的温度峰值,从而减少
6、热力型NOx的生成量。这一措施不宜用于燃煤、燃油锅炉,对于燃气锅炉,则有降低NOx排放的明显效果(图2)。图3烟气再循环对降低NOx的影响对于不分级燃烧器,在一次风中掺入烟气效果较好,但由于燃烧器附近的燃烧工况会有所变化,要对燃烧过程进行调整。2.1.5部分燃烧器退出运行这种方法适用于燃烧器多层布置的电站锅炉。具体做法是停止最上层或几层燃烧器的燃料供应,只送空气。这样,所有的燃料从下面的燃烧器送入炉内,下图2空气预热温度对天然气燃烧系统NOx生成量的影响面的燃烧器区实现富燃料燃烧,上层送入的空气形成分级送风。这种方法尤其适用于燃气、燃油锅炉而不2.1.3浓淡燃烧技术必
7、对燃料输送系统进行重大改造。德国把这种方法用这种方法是让一部分燃料在空气不足的条件下燃在褐煤大机组上,效果不错。烧,即燃料过浓燃烧;另一部分燃料在空气过剩的条件下燃烧,即燃料过淡燃烧。无论是过浓燃烧还是过淡2.2第二代低NOx燃烧技术措施燃烧,其过剩空气系数α都不等于1。前者α<1,后这一代措施的特征是助燃空气分级送入燃烧装者α>1,故又称为非化学当量燃烧或偏差燃烧。置,从而降低初始燃烧区(也称一次区)的氧浓度,相应浓淡燃烧时,燃料过浓部分因氧气不足,燃烧温度地也降低火焰的峰值温度。属于这一代措施的有现阶不高,所以,燃料型NOx和热力型NOx都会减少
