空气分级低NOx燃烧技术的研究与应用

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1、上海电力2010年第1期空气分级低NOx燃烧技术的研究与应用钱琛．(1．上海交通大学自动化系，上海200030；2．上海上电电力工程有限公司，上海200025)摘要：空气分级燃烧作为降低电站锅炉NO的技术之一，已逐渐成为电站锅炉低NO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。关键词：氮氧化物(NO)；空气分级燃烧法；锅炉；燃烧效率中图分类号：TK227．1文献标识码：B展起来的，它是

2、目前使用最为普遍的低NO燃烧1引言技术之一。空气分级燃烧技术的基本原理为：将氮氧化物(NO)是空气中的N和O在高燃烧所需的空气量分成两级送人，使第一级燃烧温高压下的反应产物，它能在阳光的作用下产生区内过量空气系数在0．8左右，燃料先在缺氧的二次大气污染——光化学烟雾。NO主要是NO富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，因和NO。NO虽然毒性不大，但是高浓度的NO而抑制了热力型NO的生成。会引起神经中枢障碍，而且它很容易转化为剧毒同时，燃烧生成的CO与No进行还原反应，的NO。NO。是棕色气体，有特殊的刺激性臭以及燃料N分解成中间产物(如NH

3、、CN、HCN味，被吸人肺后能与肺部的水分结合成可溶性硝和NHs等)相互作用或与NO还原分解，抑制了酸，严重时会引起肺气肿。在大气中的氮氧化合燃料型N0的生成：物达到1OO～150mg／L的高浓度时，人连续呼吸2CO+2NO一2CO+N230～60min便会中毒。NH+NH—N2+H2我国是世界上最大的煤炭生产和消耗国，煤NH+NO—N+OH燃烧时会产生大量的SO和NO等污染物，对在二级燃烧区内，将燃烧用的空气的剩余部环境造成严重污染。有效控制燃煤造成的大气污分以二次空气输入，成为富氧燃烧区。此时空气染形势已经刻不容缓，特别是控制燃煤过程中的量

4、虽多，一些中间产物被氧化生成NO：氮氧化物．脱硝技术显得相当重要。CN+O一CO+No目前控制技术措施主要有两大类：一是所谓但因火焰温度低，NO生成量不大，因而总一次措施，即通过各种技术手段在燃烧过程中对的NO生成量是降低的，最终空气分级燃烧可使其生成进行控制；另一类是二次措施，其方法是把NO生成量降低30～4O。已生成的NO通过各种手段还原成N，从而降图1表示空气不分级和分级燃烧时最高火焰低NO的排放。由于二次措施处理成本高，且技温度(温度峰值)的变化。由图1可见，当采用空术不完善，因此，控制NOx排放主要是通过燃烧气分级燃烧后，火焰温度峰值

5、明显比不采用空气过程的控制。而空气分级燃烧作为降低电站锅炉分级燃烧时降低，故热力型NO降低。NOx的技术之一，具有改造费用低，降低NO排分级燃烧可以分成两类，一类是燃烧室(炉放效果好，运行维护成本低等优点，已经逐渐成为内)中的分级燃烧，另一类是单个燃烧器的分级燃电站锅炉低NO改造的主流技术。烧。图2表示的是燃烧室分级燃烧示意。燃烧室2空气分级低NO燃烧技术中的分级燃烧方法是，通常在主燃烧器上部装设2．1概述空气喷口，形成所谓的“火上风”(Overfireair，简空气分级燃烧法是在美国20世纪50年代发称OFA，也称为燃烬风)。一38一2010

6、年第1期上海电力域，即主燃烧区的富燃料区和“火上风”喷口附近的燃烬区。2．2拟解决的关键问题采用空气分级低NO燃烧技术的关键是确过剩空气系数过剩空气系数定分段风量、位置和混合，这种方法若第一级和第(a1不分级燃烧(b)空气分级燃烧二级的空气比例分配不当，或炉内混合不好，会增加不完全燃烧的损失，同时，在煤粉炉第一级燃烧区内的还原性气氛也存在着使灰熔点降低而引起结渣，或引起受热面腐蚀的问题，因此在设计空气分级低NO燃烧方案时，需要通过数值模拟来优化设计，从中找出最佳工况，并根据老炉的结构现状，给出一定的调整范围。图1空气不分级和分级燃烧时火焰温度比

7、较3预期成果通过对这项技术的研究力争达到：300MW器负荷工况时，低位磨运行方式下锅炉总风量保持火上燃料在950t／h以上，SOFA风量控制在80～90t／h时，NOx的排放浓度可控制在350mg／m。(标准工况下)以下；高位磨运行方式下的NO含量在420mg／m。(标准工况下)左右。240Mw负荷工况时，低位磨运行方式下SOFA风量70t／h对应图2燃烧室分级燃烧不葸OFA是燃烧室内空气分级燃烧的一种基本不同氧量，NO浓度在350～380mg／m。(标准工形式，也是目前达到商业应用的一种方法。此方况下)。高位磨运行方式下SoFA风量70t／h

8、、法将燃烧用的空气分为两部分：在主燃烧器区供90t／h，NO浓度在480mg／m。(标准工况下)、人大约80的燃烧空气量，使主燃烧器区处于富420mg