燃煤锅炉低氮燃烧改造技术原理及方案

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1、低氮燃烧及改造广东电网公司电力科学研究院目录1低氮燃烧的必要性1.1NOx生成类型1.2低NOx控制方法1.3低氮燃烧必要性2低氮燃烧的调整技术2.1基本原理2.2低氧燃烧技术2.3分级配风技术2.4配煤掺烧技术3低氮燃烧改造3.1低NOx燃烧器3.2空气分级的燃烧器布置3.3烟煤锅炉低氮燃烧系统改造实例3.4无烟煤锅炉低氮燃烧改造要点1.1NOx生成类型氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，包括NOx（一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2))、氧化二氮(N2O)等。在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%。NOX按生成机理的不同分为三类：热力型、快速型和燃料型，

2、其中燃料型占60%～95%。研究表明，煤中氮几乎全部以有机物的形式存在。形态主要是吡咯型、吡啶型和季氮，其中吡咯型氮和吡啶型氮是煤中氮的主要存在形式。1.1NOx生成类型热力型氮：空气中氮在高温下氧化产生在高温下总生成式为1.1NOx生成类型快速型氮：在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成。1.1NOx生成类型燃料型氮：由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。煤燃烧中的氮化学煤氮的反应路线取决于氮的赋存形态及其所处的反应环境!1.1NOx生成类型NOx生成和破坏的化学途径1.

3、1NOx生成类型燃烧温度热力型燃料型快速型1.2低NOx控制方法低NOx控制的一次措施：控制NOx的生成1）低NOx燃烧器2）空气分级（二段燃烧）3）燃料再燃（三段燃烧）低NOx控制的二次措施：将生成的NOx还原4）SNCR炉内喷氨脱硝5）SCR尾部烟气脱硝1.2低NOx控制方法各种脱硝技术的脱硝效率1.3低氮燃烧的必要性NOx减排,技术已不是障碍,关键要选择适合自己的技术;无论对于SCR或SNCR,先采用低氮燃烧技术,都可节约投资和运行成本;采用低NOx燃烧技术,大部分在役老机组都有较大的减排空间;近几年投运的新机组,大多已采用了先进的低氮燃烧技术，基本没有改造空间，但还可通过燃烧

4、优化降低NOx排放。2低氮燃烧的调整技术2.1基本原理2.2低氧燃烧技术2.3分级配风技术2.4配煤掺烧技术2.1基本原理低氮燃烧的基本原则：控制燃烧温度以减少“热力”型NOx的生成，和（或）减少燃料氮与燃烧空气中氧的混合，通过形成富燃区域将燃料NOx还原成N2，以减少“燃料”型NOx，在煤热解完成后，再将二次风分级送入以完成焦炭燃烧。安全稳定燃烧和减排NOx恰好构成了一对矛盾，现行各种低NOx燃烧方法对炉内火焰稳定性和燃料的完全燃烧程度都有明显不利的影响，因此选择合理的NOx控制措施必须兼顾燃烧经济性和安全性的影响。2.2低氧燃烧技术氧量对NOx排放的影响2.2低氧燃烧技术氧量对N

5、Ox和热效率的影响（660MW)130mg/m3/O22.2低氧燃烧技术某300MW贫煤锅炉氧量对NOx和热损失影响2.2低氧燃烧技术低氧燃烧技术存在的问题：飞灰可燃物升高锅炉热效率有可能下降结渣、高温腐蚀、高温氧化等不利因素增加壁温有可能超温汽温可能超温或欠温2.2低氧燃烧技术如何实现低氧燃烧：采用更细的煤粉细度保证均匀的风粉分配合理的配煤掺烧方案实现方法：通过燃烧优化试验，在经济性、安全性和低NOx排放之间取得平衡，得到经济运行氧量曲线。2.3分级配风技术（1）轴向空气分级燃烧在燃烧器上方一定位置处开设一层或多层燃尽风喷口，将助燃空气沿炉膛轴向分级送入炉内。在第一阶段，将供入炉膛

6、的空气量减少到总燃烧空气量的70%～75%左右，燃料先在贫氧条件下燃烧。此时第一燃烧区内过剩空气系数α<1，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。使燃料中的N在还原性气氛中转化成NOx的量减少，而且将已生成的NOx部分还原，使NOx排放量减少。在燃尽风喷口附近的第二燃烧区内，喷入的空气与第一燃烧区内生成的烟气混合，剩余燃料在α>1的富氧条件下完成燃烧过程。2.3分级配风技术“火上风”喷口一次风煤粉和二次风α:0.8~0.9α:1.1~1.2轴向空气分级燃烧2.3分级配风技术2.3分级配风技术（2）径向空气分级燃烧将二次风射流轴线向水冷壁偏转一定角度，形成一次风煤粉气流在内，二次风在外的

7、径向分级燃烧。此时，沿炉膛水平径向把煤粉的燃烧区域分成位于炉膛中心的贫氧区和水冷壁附近的富氧区。由于二次风射流向水冷壁偏转，推迟了二次风与一次风的混合，降低了燃烧中心氧气浓度，使燃烧中心α<1，煤粉在缺氧条件下燃烧，抑制了NOx的生成。由于在水冷壁附近形成氧化性气氛，可防止或减轻水冷壁的高温腐蚀和结焦。同时,在一次风和炉膛水冷壁之间形成一层风膜,达到风包粉的效果,同样起到了防止炉内防结渣的目的。2.3分级配风技术径向空气分级燃烧2.3分级配风技术通过燃烧优