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1、切圆燃烧煤粉锅护的低N O x 燃烧技术 年广明 间 志勇 张慧绢 刘启旺 王林江 ( 内蒙古工业大学电力学院) 吃 呀 又 林， 、 ，*二 .*。 、二 ， 山二 ， 。 。 、 。 ， ， 、 几 、 *，“二 r 、 二 ，。 、 ， 八 按照分级燃烧原理，在乌拉山电 厂 1 0 0 M W ( 4 1 0 U h ) 燃煤机组上引入了 现代低 N O * 燃 烧 系 统 , Q IA- 种 1 烧 系 统 采 用 的 基 本 措 施 包 括 ， 炉 膛 横 截 面 的 空 气 分 级 ， 主 燃 烧 区 的 亚 化 学计量运行模式和轴向空气分级。 锅炉四角布置了 指向 切圆的 燃烧器
2、。 在燃烧器水平进行 径向 空气份级，以 确保炉墙附 近具有高的氧浓度和低的C O浓度， 防止炉墙的腐蚀。 在炉 膛上方布置火上风喷口， 进行轴向空 气分级， 使得部分二次风被分流到炉膛上部，以 确保 煤粉的 完全然研究了火上风份额、炉膛内二次风的径向分布、锅炉负荷和三次风对 N O , 形成的 影采取上述措施， 在不同负荷下， 脱硝率可达到3 0 -5 0 %。 z一 一 1 引言 世界各地的环保法规正在推动着电 厂采用先进燃烧技术， 譬如， 烟气再处理或燃烧过 程的改造，以满足对排放量的限制。 对锅炉实施空气分级供给， 可以 在主燃烧区形成贫氧 富 嫌料气氛， 有效地抑制N O x的形成，
3、是降低N O x 排放量的 重要技术之一。 大多 数情况 下，空 气分级应用在炉膛的垂直方向 上或安装空 气分级嫩烧器; 对于 切圆 然烧锅炉， 还可 在水平面上实 施空气分级， 使部分嫩烧空气由 燃料喷入方向 偏向 炉墙以 减轻炉培的 腐蚀。 分级燃烧原 理已 成功地应用在欧洲及其它地方的各种类型的 锅炉上， 对于电 站锅炉是 一种简便易行的改造措施。因 此，内 蒙古电力总公司决定在乌拉山电 厂 3 # 锅炉试验这一方 法。 这一工程由内蒙古工业大学电力学院和德国斯图加特大学 】 V D与德国斯图加特 A L S T O M E n e r g y S y s t e m s G m b H
4、公 司 合 作 共同 完 成 的 。 在 改 造 过 程中 ， 锅 炉的 二 次 风 喷口 内安装了导 流板， 使得 1 5 - 2 0 % 的总空气量由 嫌料喷入方向以 2 2 。 角偏向 炉墙。 不同负荷 下的试验表明， 脱硝率可以 达到5 0 % 本立 将介绍设各的改造并详细讨论结果，同时在结论中提出进一步的改建议 2 锅炉的改造 2 .1 试验锅炉概况 乌 拉山电 厂3 # 炉是由武汉锅炉厂 制造的，自 然循环，固态排渣，高温高压、1 0 0 M W煤粉 锅炉. 它具 有两 套 钢球磨中 储式 制粉 系统和四 角切圆 燃 烧器， 过热蒸 汽压力9 .8 M p e , 过 热蒸 气温度
5、5 4 0 0C. 3 # 锅炉燃烧用煤为乌达烟煤，煤中灰份2 0 - - 2 5 %，挥发份3 0 - 3 5 %，低位发热 量约为2 5 右边:部分二次风 偏向 炉墙 左边;部分二 次风 指向 切图 行.刁 群- AMA 一次风喷口 下二次风喷口 图2乌拉山电厂3 # 炉嫩烧器的布置 图3 二次风喷口内导流板的布置 中皿口皿口亚口口 然烧器布置在锅炉的四角， 每个角上的燃烧器由三个一次风喷口、四个二次风喷口 和 一 个三次风喷口 组成，自 上而下按I I I , 1 1 , 1 , 1 1 1 1 , 1 1 1 1 1 R的次序排列 ( 见图幻。 在么 3 , 4级水平上的二次风喷口 内
6、安装导流板， 使得部分二次风指向 切圆和炉墙中间，以 避免 炉墙的 腐蚀 ( 见图 3) 。 按照这种 方式， 燃烧器出口 处煤 粉与 空气的 混 和将 被推迟， N O , 的形成受到抑制。. 3 运行结果 3 # 炉的改造之所以能 够进行就在于它具有低投资、 低运行费 用和不需要额外空间等一 系列优势 采用这种新的 燃烧系统， 炉内 总的过量空 气系数能 够降 低到以 下。 这将降 低排 烟热损失和 送引 风机的能耗，因 而， 会带来一定的 经济效益。 经过1 2 个月的调整试验运行后，乌拉山电 厂3 # 炉取得如下试验结果。 ( 1 ) N O x 排 放量降 低了2 5 0 - -5
7、0 0 m g ( N m ( 干 烟气， 7 % ) ， 脱硝 率 达到了3 0 - 5 0 % 。 ( 2 ) 燃烧器寿命由5 - 6 个月增加到1 2 个月以 上。 ( 3 )炉内 结 焦 和水冷 壁腐蚀 有 所减 轻。 ( 4 ) 锅炉热效率有所改善。 4 分析讨论 4 . 1 火上风份额的 影响 改造前， 炉内 过量空气系数为1 . 2 51 .6 9 。由 于引 入空 气分级燃烧系统， 炉膛总的过量 空气系数能够由1 .2 5 - 1 . 6 9 降低到 1 . 0 8 - - 1 . 1 5 。此时，锅炉效率略有提高，炉墙附近也具有 较低的C O浓度，减轻了炉墙的腐蚀。 对N o
8、 , 排放的 影响 炉睦出口 过荆空气系数n ， 姗烧器出口 过剩空气系数0 衰 1 火上风份翻 1 . 0 8 1 . 1 1 0 9 2 0 . 9 61.151.041. 691.61 炉 位 泪 风 系 数 。 T 火上风份额 . f0 .09 10 .073 0.09 10 .06 10.0670.0320 .080 N Q 排 放 浓 度m 洲m ( 7 / 0 0 2 ) 4 8 5 . 5 5 1 6 . 36 9 1 . 0 9 8 2 脱效率 % 5 0 . 6 4 7 . 5 2 9 . 7 表1 指出， 空气分级的程度是影响N O r 排放量的 主要因 素。 随着火上风
9、份额的 增加， 燃烧器出口 的二次风量降 低， 过剩空气系数可降 低到0 . 9 2 。 在试验条件下， N O x 排放浓度 可降低 到4 8 5 . 5 m g / N m ( 干 烟气， 7 % 0 = ) ，脱 硝 效率 可 达到5 0 .6 %。 4 . 2热烧器水平二次风分布的影响 沿炉膛横截面的 径向 空气分级可以 改变燃烧器水平的空气分布。 径向 空气分级使得部 分二次风偏向 炉墙， 部分二次风仍然指向 切圆;如果没有径向空气分级， 全部二次风都指 向切圆。 表2二次风分布对N O : 排放影晌 1 0 0 N M9 0 Mw7 0 M W 全部二次风指向 炉墙 部分二次风偏向
10、炉墙_86 8 .369 1 .0_10 8 4 .394 5 .09_ 82 .87 29 .0 脱硝率 % 2 0 . 42 5 名 表2 说明 ， 在 娜烧器 水平的 炉膛 横 截 面上的 二次 风分 布 对N O : 排 放浓度 有 很大的 影 响。 径向 空 气分 级延迟了 燃 烧器出Q 煤 粉与空 气的 混合， 导 致N O : 排 放 浓 度下降了1 3 - 2 5 %; 同时还可以 维持炉墙附 近较低的C O浓度， 减轻水冷壁的结焦和腐蚀。 43 锅炉负荷的影响 在 低N O , 分 级 燃烧系统中 ， 火 上 风由 主二 次 风 箱 分流 而 来。由 于 送风 机的 负 荷
11、是确定的， 所以 锅炉负荷越大， 火上风份额越小， N O 二 排放浓度越大， 见表3 。 表3锅炉负 荷对排放的影响 负荷、炉膛出口 氧且N O ，排放浓度火 h 风份额 1 m g Nm ( d ry , 7 0/ . 0 , ) 8 1 4 . 85 .9 5 6 1 5 刀7.4 6 4 7 60 4 . 4 三次 风投停的影响 磨煤机的投入使得三次风由 零增加到总风量的1 6 %。 在保持炉膛总的过量空气系数 不变的 情况下， 这相当 于增加了 火上风份额， 强化了煤的 再燃过程。因而可使N O , 排放浓 度明显下降。 表6 三次风对N O排放影响 项目 N O ， 排 放 浓度I
12、 m g f N 砰 ( 7 % 0 , ) 两台 磨煤机停运 两台 磨煤机投运 脱硝率/ % 8 5 5 . 0 6 0 8 . 0 2 8 . 9 5 结论 按 造分级 燃 烧原理， 在乌 拉山电 厂1 0 () M w燃 煤 机组上 引入了 低N O , 切圆 嫌 烧系 统， 该 系统不 要求显著的 投资、 大的 空间 和额 外的 运行费 用。而且 大幅 度地降 低了N O , 的 排 放浓度，并在一定程度上改善了 锅炉运行的经济性。 改 造后 的运 行结果 表明，烟气中N O : 的 排放浓 度降 低了2 5 05 0 0 m g tN m ( 7 % 0 2 ) ，脱 硝率达到了 3
13、 0 - 5 0 % o N O x 排放量的降 低主要取决于燃烬风的 份额， 径向空 气分级可使N O x 浓度降 低 1 3 - 2 5 o/ n , 锅炉负荷增大， 上述影响变小。 此外， 锅炉效率有所提高，炉内 结焦 和水冷壁腐蚀也有所减轻， 燃烧器寿命由5 - 6 个月 增加到1 2 个月以 上。 参考文献 1 H . B r a g g e m a n G . S c h e d k n e c h tFJ . M a r x a n d G . O p e r a t i o n E x p e r i e n c e a ft e r R e tr o fi t t in g
14、th e F ir in g S y s te m in th e B e x b a c h I P o w e r S t a t i o n , I n t . J o u rn a l f o r P o w e r P l a n t T e c h n o l o g y , 1 9 9 8 , 1 么4 9 . 2 w人B e n e s c h a n d H . F a r w i 比 M o d e m F ir in g C o n c e p t s i n S T E A G P o w e r P la n t , ib i d , 1 9 9 8 , 1 2 ,
15、4 4 3 G .G . D e S o d， O v e r a l l R e a c ti o n R a t e s o f N O a n d 从 F o r m a t io n f r o m F u e l N i tr o g e n， I n : P r o c . 1 5山 S y m p o s iu m ( I n te r n a t io n a l ) o n C o m b u s t i o n . T h e C o m b u s t i o n I n s t i t u t e , P it t s b u r g h , P A , 1 9 7 5 , 1 9 9 3 4 B . E p p le , H . B r t ig g m a n a n d A . K a t h e e L o w N O , T a n g e n t i a l S y s te m f o r B i t u m in o u s C o a l , E V T -B e r i c h t , 1 9 9 6 , 1 1 8 .
