切圆火炬燃烧锅炉应用“集中”燃烧技术治理NO_x排放

　　能源技术能源与环境切圆火炬燃烧锅炉应用集中燃烧技术治理，1排放黄少鹗福建省电力试验研究院，福州350007temNOx减排技术，引用例闸明使用经验及其除硝效果。

　　标准08132231996规定了火电厂额定蒸发量10001的锅炉氮氧化物高允许排放浓度。随着环境保护法规的日益完善，采用切实有效措施治理NOx排放，已成为电力生产部门无可回避必须应对的任务。本文综述国外些锅炉制造公司在切圆火炬燃烧锅炉中组织燃烧降低NOx生成的经验I1.

　　1切圆火炬燃烧锅炉的低NOx燃烧氮氧化物0是通过复杂化学反应生成的。

　　锅炉燃烧系统，运行工况和燃料特性对NOx排放量都产生影响。NOx是大气中的氮或燃料中的氮氧化生成的，分别称为热力热反应型和燃料型NOx；前者取决于燃烧区温度和氧浓度；试验明，当温度1500C时，热力型NOx生成量较少。后者与燃料特性及运行工况密切相关。通常，燃料型NOx生成量占总量的80，因此改进燃烧是抑制NOx生成的蹊径。另外，因燃料挥发分中的碳氢化合物和空气中的氮在燃烧前快速生成NOx，称为瞬时快迅反应型NOx，生成量约占总量的5.

　　根据NOx生成机理，降低NOx采用的基本原则是减少主燃烧区过量空气降低氧浓度构成富燃料状态，使燃料在缺氧下燃烧降低主燃烧区温度和避免局部高温和缩短烟气在高温区停留时间。目前，国际上普遍应用的分段级燃烧技术，就基于上述原则，与采用烟气再循环减排NOx法相比，既简化了系统又节省了初投资，已建角置直流式燃烧器切圆火炬燃烧系统也可通过大修实施改造。

　　基本有效的NOx减排措施是把主燃烧区主燃烧器组上部的次风喷咀输进炉内，使主燃烧区形成缺氧燃烧；然后在燃烬区形成富氧燃烧。这样既抑制了NOx的生成又能使未燃碳得到充分燃烧。这就是初的沿炉膛竖向分段燃烧。近，在切圆火炬燃烧中，又让部分次风偏离气粉混合物的射向即在燃烧器和水冷壁之间轴向射出股风，使炉膛横断面内水平向产生燃料浓度梯度，炉膛中心区形成缺氧。切圆旋流区周围向水冷壁吹拂，氧含量增大，构成横向的分段燃烧。

　　竖横两向分段燃烧相结合，可强化除硝作用，成为种抑制NOx生成的重要燃烧方式。由于燃料在炉内相对集中故称它为集中燃烧系统。迄今，这种技术已成为NOx减排技术新潮。

　　美国里奇曼白水界1界361热电厂台1.气粉混合物与部分次风2.射至外围区的部分次风3.燃料富集的中心区4.气粉混合物与全部次风61界机组切圆燃烧锅炉首次实施集中燃烧技术。燃烧器作了改进，喷咀出口加装导流叶片，次风总量的3040偏离燃烧器轴线，不仅减轻水冷壁结焦还使NOx浓度下降24402.

　　70年代末，ABBCE公司生产的大型锅炉应用了简易分段燃烧技术部分次风通过安装在主燃烧器组上部的次风喷咀输入炉内。与煤粉次风均配的锅炉相比NOx浓度下降了20.

　　白水热电厂在简易分段和水平分段燃烧取得成效后，又推广到400河1机组锅炉仍3，界18电力公司的只！切1热电厂和8001机组锅炉上，NOx浓度由以前的00mgm3下降到730爪8爪3折算为2TFS000TM系统的开发应用及效果人88瓦公司的研究分部188电站试验室15MW半工业性试验装置上进行了抑制NOx生成性催化和非选择性催化还原NOx工艺等，TFS2000系统丁；36，册1哗378切爪切圆燃烧系统是种经改进的直流式燃烧器集中燃烧技术。它包括了燃用较细煤粉使用带动力回转型粗粉分离器的辊环式中速磨制粉使煤粉提前着火利用结构特殊的燃烧器喷咀使气粉混合物的挥发分预先释放和竖向分段燃烧次风从主燃烧器上部输进炉内。

　　1320001系统把炉膛设计，燃料特性煤粉细度及燃烧器布置加以综合考虑，使锅炉各项性能达到佳状态，使NOx生成，未燃烬碳损失及水冷壁腐蚀达到小值，成为人88公司研制和开发的新代切圆燃烧的低0燃烧技术和燃烧器。

　　2.1细煤粉的制备及其功效使用带动力型粗粉分离器的册系列中速磨能制备不含279化！以上的粗粉，心491.5，穴74能使煤粉提前着火，稳定低荷燃烧，减少生成。

　　这是因为燃料挥发分在火炬起始阶段容易充分挥发，并在缺氧状态下着火，瞬时反应型NOx量极少。传统的燃烧系统燃料在富氧环境下挥发，燃料释出的N2与足量O2快速反应，必然生成NOx.

　　2.2系统降低排放效果的模拟试验试验装置呈0形布置，热功率为15 30界。炉膛有冷灰斗和角置直流式燃烧器，炉膛上部装屏式受热面。炉样采用水冷，部分复盖耐火材料，用以保证试验装置的炉温和烟气停留时间与实际工业炉相同。

　　试验和研究结果明试验装置和160河界机组锅炉烧同种煤使用同样过量空气，对0生成影响基本致5.实施抑制0生成技措后，飞灰未燃碳，和炉内燃烧过程参数也基本致。利用试验台可以推断集中燃烧系统实际应用效果。

　　试验选用了美国东部矿区产的种高中挥发分煤。煤的应用基特性如1.

　　项目水分说，灰分人，氮含量队硫含量3，高位发热量邑燃料系数1=1化碳挥发分在摹仿常规切圆燃烧炉膛的试验台上烧入种煤时，NOx浓度为750mgm3O2=6时，这和人88，瓦1503001机组切圆燃烧炉测试的吡浓度值接近。改用1320001系统，试验台烧同种煤，浓度下降到180爪83，2=6，即NOx减少了75.这主要是由于主燃烧区过量空气系数，1.明显减少所起的作用。但，却由1增大至4.5.未完全燃烧热损变大。

　　同种煤不同煤粉细度对NOx生成影响可由2看出采用与低NOx浓度相应的佳过量空气20001结构而变。在试验台上首先燃用标准细度煤粉，然后改烧由动力型粗粉分离器离析的细煤粉，种结构不同的集中燃烧体系在改烧细粉动力后NOx浓度都有定程度的降低，随结构的不同降低幅度在612范围。

　　2不同集中燃烧体系煤粉细度对，排放浓度的影响燃用标准细度煤粉口燃用经动力型转式粗粉分离器离析的细煤粉1种不同结构的集中燃烧体系试验结果还明，应用丁320001系统烧高挥发分煤种的效果好，烧C煤时NOx；浓度为6时，=1.5而烧8煤气煤和人煤时，人88公司在，火炬试验台上研究的集中燃烧系统，已用来改造现有煤粉锅炉。从80年代末开始已在19台锅炉上应用了新燃烧系统，NOx排放浓度下降到1990年颁布的大气污染物排放标准以卞其它些美国锅炉制造公司列如联合电力00心60界6和联邦电力协会口打忮10界61.人88，6加打也在所属的，081枕1；热电厂的2台燃用美国西部褐煤的550河界机组锅炉上应用了集中燃烧系统7.西部褐煤的特性为水分3742灰分513矿物成分中的钠13.95.45免。锅炉为88，瓦产品，出力为17001比汽压为20.62，办炉膛用双面裸露水冷壁分隔，沿炉膛高装有8层角置直流式燃烧器，配8台人88瓦制的1043只，型中速磨，改造前改造要求NOx排放在允许值0.15gMJ约360爪8爪3，2=6以下。由于煤灰的钠含量较高咖3=0.42，导致水冷壁结焦炉温变高，对减排NOx；不利，也给改造工作带来很大困难。

　　2.3几化6瓜低0，燃烧系统公司研制的TLNSystem低NOx燃烧系统在1热电厂改造中取得成效。该系统把竖立合使用。偏射的次风可减轻水冷壁结焦。和丁3200，1系统不同的是它在炉膛下部设有可资调节过量空气量和减轻冷灰斗结焦的机构，并借调控挡板开展来改变空气流分布，使0排放小。

　　No.2炉采用新系统改造后，NOx浓度可降到0.158爪3，这显然是由于水冷壁结焦减轻炉温下降和横竖双向分段燃烧共同作用的结果。低荷运行时0浓度下降了350，在0.020.35.在烧高挥发分煤时只要配风合理气粉混合物与空气掺和充分就能使0排放浓度和1双达标，烧高钠煤，在任何负荷下也都不结焦。2.4集燃系统在其它国家的应用英国于80年代末在费德列罗斯斐里热电厂台500河界机组锅炉上进行了集燃改造8.

　　炉膛用双面裸露水冷壁分隔成两半，煤粉通过沿炉高的6层角置直流燃烧器输进炉内。部分次风偏离气粉混合物射向靠墙区，次风喷咀设在主燃烧器上部，总用风量不变。燃烧器高度由原7.6以拉开到8.4，喷咀周隔堵以保持出口风速如前。

　　改造燃用干基灰分12，氮含量1.62热值约276440兔的烟煤。未改的邻炉烧同种煤作参照，两炉在同样负荷和过量空气省煤器后，2=3引风机后，2=6下运行，对比结果如下经改造的锅炉NOx浓度为510mgm3 605爪8爪3，对照炉为800爪8爪390加，爪3.改造炉的炉膛出口温度较低，NOx浓度减少了31 38.1值相近，热效率差在测试误差范围以内。

　　如果仍然在下5层燃烧器输入次风，仅在第6层燃烧器输进次风总风量的25充当强劲次风，那么NOx浓度仅比原来减少130mgm3，这说明缺少竖向分段燃烧不能降低NOx浓度。况且，靠水冷壁区缺氧形成还原性气氛，又容易引起结焦，故不宜长期运行。

　　德国1983年始实施0，0德国大型燃煤锅炉大气污染物排放标准，要求新建煤粉炉排烟NOx；浓度不超，2=6时9.按德国瓦，丁和0瓦，人1.，爪专家意，烧褐煤锅炉，采用集中燃烧系统0浓度排放可达标。烧烟煤炉，用集中燃烧系统结合其它除硝法0浓可降至200爪爪3.

　　澳大利亚颁布的NOx；排放标准为400mgm3.

　　0界机组锅炉烧高挥发分煤，炉膛断面为9 10.5以2，炉膛各角设置直流式燃烧器组，应用集燃热烧系统，在主燃烧器组上部装次风喷咀，各燃烧器都装有次风射向与炉膛中心区切圆相切的喷咀即次风射向和气粉混合物射向致，另外分流出股次风偏向水冷壁，使炉膛靠墙侧区形成富氧气氛。烧含氮量1.32.0煤时，仰浓度在200300爪8爪33.炉膛出口的，0无明显升高，不超过5.此外，还在750河界机组大型锅炉上应用集中燃烧系统。新系统除拉大次风喷咀与主燃烧器距离使燃烧产物在还原区停留时间延长外，另增设4只次风喷，射向与大圆周相切，使炉膛中心区形成缺氧状态。

　　排放浓度与燃料的含氮量关系曲线1.Vdal=30 2.Vdal=40我国外高桥热电厂期将引进2台德国人公司设计生产的900河1机组锅炉，拟采用集中燃烧系统10.超临界蒸汽参数炉的出力为2680，燃用的国产烟煤水分14，灰分12，硫0.43，挥发分=27，低位热值22.5 1免53701免。每炉配6台人1.，爪制的中速磨全负荷时投5台1台作备用，配离心式粗粉分离器，制成煤粉细度624用塔式布置，占地面积可缩小30，顶部脊梁标高+4.5以。考虑到燃煤属易结焦煤，炉膛出口烟温设计为900C.全荷时，NOx浓度650mgm3 3结束语集燃系统的应用，在保证NOx排放浓度达标前提下，可大限度也减轻水冷壁结焦和高温腐蚀，在低荷时，以少助燃油便可使锅炉稳定运行。

　　次风射向偏离气粉混合物，各燃烧器上部设次风喷咀，炉主燃烧区构成燃料出集区过量空气系数0.8，燃烧产物在此区停留期向生成的NOx浓度可保证达要求的标准值，强劲次风和烟气充分掺和可燃碳在炉膛出口前燃烬。

　　这种借鉴横双向分段燃烧的炉内集中燃烧过程为基础开发研制出种种结构各具特色的集中燃烧系统已成为新代的低NOx燃烧技术在国外切因燃烧褐煤和高挥发分煤电站锅炉的改造已被普遍应用。