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1、专题说明24：低氮燃烧的技术措施控制NOx措施来源于对其机理的研究，控制措施分为一次措施及二次措施，一次措施指在燃烧过程中采用的措施，在炉膛内实现，为低NOx燃烧技术；二次措施为净化烟气的脱硝技术，燃烧后在烟气中加入还原剂及催化剂吸收已生成的NOx。低NOx 燃烧技术的要点是抑制NOx的生成，并创造条件使已经生成的NOx还原。根据燃料特性、锅炉及燃烧器结构等采用简单可靠的措施。为了在完全燃烧和控制住炉膛结焦和过热器结渣的情况下得到非常低的Nox的排放，在本工程中，我公司使用了HT-NR3型燃烧器，对于设计煤种和校核煤种燃烧性能指标均能达到：NO x排放（脱硝装置入口）300mg/Nm3 (基于
2、含6%的氧)HT-NR3燃烧器应用NOx的焰内还原技术，在不降低火焰温度的同时使得NOx的排放急剧减少。因此使NOx排放的减少和未燃烬碳损失的增加这一矛盾得到了很好的解决，可以达到高效率、低的NOx排放燃烧。下图示出了传统型式燃烧器同HT-NR燃烧器之间的比较。圆形燃烧器双风道燃烧器HT-NR3燃烧器燃烧器结构原理迅速燃烧延迟燃烧快速着火、高火焰温度火焰内减少NOX特点快速与空气混合高火焰温度逐步与空气混合逐步燃烧高温烟气回流使得快速着火，与外部空气隔绝使得NOX减少NOX差较好极好未燃烬碳较好差极好普通燃烧器与HTNR燃烧器间的比较198019851990199520000100200300
3、400NOx (6%O2,ppm)300 ppm(100%)煤质特性：燃料比：2.2 N：1.8%两级燃烧NR 燃烧器175 ppm(60%)150 ppm(50%)125 ppm(40%)双风道燃烧器延迟燃烧快速点燃（火焰内还原技术）导流筒火焰稳定环旋转叶轮火焰稳定环煤粉浓缩器火焰稳定环导流环导流筒叶轮调风器（100 ppm(33%)）煤质特性： property燃料比：1.8 N：1.5%两级燃烧NR 燃烧器NR2 燃烧器NR3 燃烧器扩展器双风道燃烧器（传统）煤粉浓缩器NR2 燃烧器NR3 燃烧器为了达到更低的NOx排放值，陆续开发了几代HTNR燃烧器并得到了实际应用。通过快速点燃和扩大
4、火焰内还原区域，HT-NR燃烧器的火焰内NOx还原的基本特点得到了增强。HTNR燃烧器的发展概况见HTNR系列燃烧器的发展示意图。最新一代的HT-NR3燃烧器采用了创新的结构，以实现高效、低NOx排放、低负荷稳燃。HTNR系列燃烧器的发展示意图富燃料火焰煤粉浓缩器稳燃环外层空气HT-NR3燃烧器结构图1. 利用稳燃环实现快速点火和高火焰温度火焰稳燃环装在煤粉喷口的末端。下图示出稳燃环同传统结构相比较的结果。在传统的燃烧器中，直流二次风和带煤粉的一次风从煤粉喷口末端一道出去，并逐步混合。在这样的状况下，若着火被延迟，同时在靠近燃烧器处由于火焰温度还低，很难取得高燃烧效率。而在HTNR燃烧器中，靠
5、近燃烧器处有个负压区，热烟气回流促进着火并提高了燃烧效率。HTNR燃烧器侧这个特点非常适合高燃料比（燃料比FR:固定碳/挥发分）煤的燃烧，可获得一个稳定的火焰和低的未燃烬碳损失。同时，在稳燃环中安装了导流环，可使直流直流二次风和旋流直流二次风向外扩展。因此，火焰还原区域扩大，火焰长度被缩短，扩大的还原区域提高了“焰内还原NOx”的能力。没有稳焰环燃烧空气燃烧空气一次风和煤粉快速点燃逐步混合有稳焰环稳焰环传统型HT-NR3型稳燃环的效果2. 性能优越的煤粉浓缩器煤粉浓缩器安装在煤粉燃烧器的中心，如图所示。煤粉燃烧器末端的断面是逐渐扩展的。煤粉粒子具有相对高的动量，具有沿直线运动的特性。空气具有较
6、低的动量，运动中趋于进入喷口中心。通过煤粉粒子和空气的动量的差异，煤粉粒子聚集在稳燃环附近。高煤粉浓度提高了快速点燃和火焰的稳定能力，极大的降了低NOx排放及提高了不投油稳燃能力。从图中看出，在传统燃烧器中，煤粉在喷口附近分布均匀，没有明显的峰值区域。在HTNR燃烧器中，装设有旋流器，使一次风产生旋转。在离心力的作用下，煤粉颗粒由于其动量大，煤粉颗粒多数被甩到了靠近温度低的直流二次风区域，靠近高温回流区处的颗粒很少，没有形成火焰稳定的高温、高浓度区域。在HT-NR3燃烧器中，煤粉颗粒稳燃环附近出现了明显的分布峰值区域，形成了高浓度的区域。HT-NR系列燃烧器有一创新的装置煤粉浓缩器（P.C.
7、Concentrator ，PCC）。煤粉浓缩器对提高火焰的稳定性十分有效。特别是在HTNR3燃烧器中，通过优化的煤粉浓缩器的结构参数，煤粉浓缩器的性能得到了最大可能的提高。通过火焰稳燃环和煤粉浓缩器的有机结合，实现了火焰的最大稳定。煤粉 + 一次风煤粉一次风稳焰环漩流器r- C/A +煤粉浓缩器一次风+煤粉 Pulverized Coal 煤粉浓缩器 HT-NR3燃烧器HT-NR燃烧器传统燃烧器稳焰环稳焰环稳焰环- C/A +- C/A +煤粉浓缩器的机理示意图3. 利用火焰中NOx还原技术在HTNR燃烧器中，旋流燃烧器能够单独地控制火焰结构的优点被发挥得淋漓尽致，用于加速火焰内的NOx还原
8、。在含有固有氮化物的煤中，这个还原方法是很有效的。因为煤中固有氮化物可快速转变成气相，使得这种化学反应过程更容易。通过控制燃烧的进程，产生还原性媒介质与生成的NO反应化合，在火焰内完成了NO的还原。同时火焰被维持在一个高温下，使得它能够避免发生延迟燃烧。在HT-NR燃烧器中，可以单个调节火焰形状的涡旋燃烧器的优势，在加速焰内NOx分解的过程中得到了最大的应用。NOx在高温还原性火焰中的反应过程生成物种类沿燃烧器轴向距离挥发分 NNO2ONOHCNXNOx 排放特性NOx 水平ONOHCNXNXNON22传统低NOx燃烧器采用焰内分解的HT-NR3燃烧器沿燃烧器轴向距离ABCD挥发分析出区氧化区
9、煤粉一次风中间还原性介质生成区NOx 还原区如上图所示，煤粉和一次风在旋流器中混合，仅有少量的燃烧空气，接着，煤粉中的挥发分在(A)区中发生反应。直流二次风和旋流二次风通过燃烧器内同心的直流二次风环形通道在燃烧的不同阶段分别送入炉膛，在富煤的(B)区产生分解媒介(NH)。在氧化区(C区)，氮(挥发燃烧以后残余的氮)转化成NO。产生于(C)区的NO和产生于(B)区的分解媒介NH将在(D)区结合，从而发生焰内NOx的分解过程。在燃烧器喉口边沿，装有调风器，外部空气使煤粉能够完全燃烧。4. 采用燃尽风，组织全炉膛的分级燃烧 在最上层燃烧器上设置燃尽风口（AAP）； 在主燃烧区域采用低于0.9的燃烧化学当量比，保持还原性气氛； 在燃尽风口送入平衡风，达到完全燃烧 燃烧系统设计指导思想简图 通过采用
