《火电厂脱氮技术资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《火电厂脱氮技术资料（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上低NOX煤粉燃烧技术概述摘 要：本文共分为四大部分：从当前火电厂脱氮的结设备构特点及组成，工作原理，燃烧方式，控制方法以及在火电厂中的应用前景等方面进行了浅显的描述。其中重要是对该设备的主要原理和控制方法，控制性能及特点方面进行了阐述。关键词：结构特点、工作原理、燃烧方式、控制方法。Abstract: This paper is divided into four parts: from the current circulating fluidized bed power plant characteristics of the structure and comp
2、osition， working principle， and combustion of pulverized coal-fired boiler contrast， the control method and the application of thermal power plants in areas such as prospects for the simple description. One important is the boiler control system for the main control methods to control aspects of per
3、formance and features， and explainsKey words: current circulating、bed power plant、combustion of pulverized、boiler control system.一 引言近年来能源利用造成的环境污染越来越严重，其中矿物燃料的燃烧所排放出来的氮氧化物(NOX)己成为环境污染的一个重要方面。NOX是N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5的总称。我国能源以煤为主。燃煤所产生的大气污染物占污染物排放总量的比例较大，其中NOX占67%1。有关资料表明，电站锅炉的NOX排放量占各种燃烧装置NOX排放
4、量总和的一半以上，而且80%左右是煤粉锅炉排放的2。国家环保局于2003年12月23日发布的火电厂大气污染物排放标准（GB132232003）中对于第三时段燃煤电厂执行的排放浓度限值为：当Vdaf10%时，NOx 排放浓度限值为1100 mg/m3；当10%Vdaf20%时，排放浓度限值为450 mg/m3。据调查3，我国燃煤电站固、液态排渣煤粉炉NOX排放质量浓度范围分别为6001200 mg/m3和8501150 mg/m3。因此，降低NOX排放的任务非常紧迫。二 氮氧化物产生的机理氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物NOx 有多种不同形式：N2O、NO、NO2、N2
5、O3、N2O4 和 N2O5，其中NO 和NO2 是重要的大气污染物。我国氮氧化物的排放量中70来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是NOx 排放的主要来源之一。研究表明，氮氧化物的生成途径有三种：（1）热力型NOx，指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOx；（2）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，继而进一步氧化而生成NOx；（3）快速型NOx，指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH 等反应生成NOx。在这三种形式中，快速型NOx 所占比例不到5；在温度低于1300时，几乎没有热力型NOx。对常规燃煤锅炉而言，NOx 主要通过燃料型生成途径
6、而产生。控制NOx 排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类，一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx 生成量；二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除。三 低NOX煤粉燃烧技术 煤粉燃烧过程中影响NOX生成的主要因素有：煤种特性，如煤的含氮量、挥发分含量、燃料中的固定碳/挥发分之比以及挥发分中含H量/含N量之比等；燃烧区域的温度峰值；反应区中氧、氮、一氧化氮和烃根等的含量；可燃物在反应区中的停留时间。由此对应的低NOX燃烧技术的主要途径有如下几个反面：减少燃料周围的氧浓度。包括：减少炉内过量空气系数，以减少炉内空气总量；减少一次风量和减少挥发分燃尽前燃料与二次风的混合，
7、以减少着火区的氧浓度。在氧浓度较少的条件下，维持足够的停留时间，使燃料中的氮不易生成NOX，而且使生成的NOX经过均相或多相反应而被还原分解。在过量空气的条件下，降低温度峰值，以减少热力型NOX的生成，如采用降低热风温度和烟气在循环等。加入还原剂，使还原剂生成CO、NH3和HCN，它们可将NOX还原分解。具体的方法有：燃料分级燃烧、空气分级燃烧、烟气再循环、低NOX燃烧器、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧等，以下对各种低NOX燃烧技术分别介绍。3.1 燃料分级燃烧燃料分级燃烧，又称燃料再燃技术 (Returning Technology)。是指在炉膛(燃烧室)内，设置一次燃料欠氧燃烧的NOX还原区段，以
8、控制NOX的最终生成量的一种“准一次措施”。NOX在遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时会发生NOX的还原反应。利用这一原理，把炉膛高度自下而上依次分为主燃区(一级燃烧区)、再燃区和燃尽区。再燃低NOX燃烧将80%85%的燃料送入主燃区，在空气过量系数1的条件下燃烧，其余15%20%的燃料则在主燃烧器的上部某一合适位置喷入形成再燃区，再燃区过量空气系数1，再燃区不仅使主燃区已生成的NOX得到还原，同时还抑制了新的NOX的生成，进一步降低NOX。再燃区上方布置燃尽风(OFA)以形成燃尽区，以使再燃区出口的未完全燃烧产物燃烧，达到最终完全燃烧目的。再燃燃料可以是各类化石燃料，包
9、括天然气、煤粉、油、生物质、水煤浆等。上世纪80年代，三菱重工第一次将再燃技术用于全尺皴锅炉。随后在全世界取得了长足的发展。一般，采用燃料分级的方法可以达到30%以上的脱销效果，最高脱效率可达70%，在主燃烧器采用低NOX燃烧器抑制NOX生成的基础联合使用燃料分级燃烧可以进一步降低的NOX排放量。再燃法脱除NOX的影响因素主要有再燃燃料的种类、再燃比例、再燃区的空气过量系数、再燃区温度条件以及再燃区停留时间等。 随着技术的进步，如今又发展出了先进再燃技术，它是将再燃技术与氨催化还原技术相结合一种高效控制NOX排放的技术，这种技术是将氨水或者尿素作为氨催化剂加入到再燃区域或者燃尽区，进一步降低N
10、OX。同时，如果将无机盐（尤其是碱金属）助催化剂通过不同的方式一同喷入，将更有利于NOX的还原，实验显示，先进再燃可以降低NOX排放量85%左右，具有非常好的优势。由先进再燃的原理可知，所有影响燃料再燃脱硝效果的因素也会影响先进再燃，除此之外，催化剂及驻催化剂对其影响也很重要，主要是氮催化剂（氨或尿素）喷入位置及喷入量的影响及无机盐（碱金属）助催化剂喷入方式的影响。再燃技术的主要特点是：不仅最大限度地控制NOX的排放，而且使锅炉燃烧更加稳定，尤其是低负荷运行性能得到改善，并可提高锅炉运行效率；可以避免炉内结渣、高温腐蚀等其它低NOX燃烧技术带来的不良现象；该技术只需在炉膛适当位置布置几个喷口即
11、可，系统简单，投资较少；无一次污染。3.2 空气分级燃烧空气分级燃烧技术是美国在20世纪50年代首先发展起来的，它是目前应用较为广泛的低NOX燃烧技术4。它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行。该技术是将燃烧用风分为一、二次风，减少煤粉燃烧区域的空气量即一次风量，提高燃烧区域的煤粉浓度，推迟一、二次风混合时间，这样煤粉进入炉膛时就形成一个过量空气系数在0.8左右的富燃料区，使燃料在富燃料区进行欠氧燃烧，使得燃烧速度和温度降低，从而降低NOX的生成。欠氧燃烧产生的烟气再与二次风混合，使燃料完全燃烧。最终空气分级燃烧可使NOX生成量降低3040%。该技术的关键是风的分配，一般一次风占总风量的25%
12、-35%。若风量分配不当会增加锅炉的燃烧损失，同时引起受热面的结渣腐蚀等问题。分级燃烧可以分成两类。一类是燃烧室(炉内)中的分级燃烧；另一类是单个燃烧器的分级燃烧。在采用分级燃烧时，由于第一级燃烧区内是富燃料燃烧，氧的浓度降低，形成还原性气氛。而在还原性气氛中煤的灰熔点会比在氧化性分为中降低100120，这时如果熔融灰粒与炉壁相接触，容易发生结渣，而且火焰拉长，如果组织不好，还会容易引起炉膛受热面结渣和过热器超温，同时还原性分为还会导致受热面的腐蚀。空气分级再燃的影响因素主要有：第一级燃烧区内的过量空气系数1，要正确地选择第一级燃烧区内的过量空气系数，以保证这一区域内形成富燃料燃烧，经可能的减
13、少NOX的生成，并使燃烧工况稳定；温度的影响、二次风喷口的位置的确定、停留时间的影响、煤粉细度的影响等。分级燃烧系统在燃煤锅炉上应用有较长的历史，单独使用大约可降低2040%的NOX。通常增大燃尽风分额可得到较大的NOX脱除率。目前该技术与其他初级控制措施联合使用，已成为新建锅炉整体设计的一部分。在适度控制NOX排放的要求下，往往作为现役锅炉低NOX排放改造的首选措施。3.3 烟气再循环烟气再循环也是常用的降低NOX排放量的方法之一，该技术是将锅炉尾部约10%30%低温烟气(温度在300400)经烟气再循环风机回抽(多在省煤器出口位置引出)并混入助燃空气中，经燃烧器或直接送入炉膛或是与一次风、
14、二次风混合后送入炉内，从而降低了燃烧区域的温度，同时降低了燃烧区域氧的浓度，最终降低NOX的生成量，并具有防止锅炉结渣的作用。但采用烟气再循环会导致不完全燃烧热损失加大，而且炉内燃烧不稳定，所以不能用于难燃烧的煤种，如无烟煤等。另外，利用烟气再循环改造现有锅炉需要安装烟气回抽系统，附加烟道、风机及飞灰收集装置。投资加大，系统也叫复杂，对原有设备改造时也会受到场地条件等的限制。由于烟气再循环使输入的热量增多，可能影响炉内的热量分布，过多的再循环烟气还可能导致火焰的小稳定性及蒸汽超温，因此再循环烟气量有一定的限制。烟气再循环法降低NOX排放的效果与燃料种类、炉内燃烧温度及烟气再循环率有关，延期砸循
15、环率是再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量的比值。经验表明：当烟气再燃循环率为15%20%时，煤粉炉的NOX排放浓度可降低25% 左右。燃烧温度越高，烟气再循环率对NOX脱除率的影响越大。但是，烟气再循环效率的增加是有限的。当采用更高的在循环率时，由于循环烟气量的增加，燃烧会趋于不稳定，而且未完全燃烧热损失会增加。因此电站锅炉的烟气再循环率一般控制在10%20%左右。在燃煤锅炉上单独利用烟气再循环措施，得到的NOX脱除率20%。所以，一般都需要与其他的措施联合使用。3.4 低NOX燃烧器常规煤粉燃烧器可以将煤粉和空气快速混合，并能产生高的火焰温度，达到高的燃烧强度和燃烧效率，遗憾的是这些条
16、件也易于产生较多的NOX。通过设计特殊的燃烧器结构来改变燃烧器出口处的风粉配比，可以将前述的空气分级、燃料分级和烟气再循环等降低NOX排放控制技术的原理用于燃烧器。通过燃烧器就能同时实现燃烧、还原、燃尽三个过程，从而设计出低NOX燃烧器。它可以用来控制煤粉与空气的混合特性，改善火焰结构，降低燃烧火焰的峰值，从而降低NOX排放。由于低NOX燃烧器能在煤粉的着火阶段就抑制NOX的生成，对后期控制NOX的排放量十分有利，因此低NOX燃烧器得到了广泛的开发和利用。在低NOX燃烧器设计方面，一些西方发达国家的许多锅炉制造公司在这方面进行了大量的改进和优化工作，并取得很大的成就，开发了不同类型的低NOX燃烧器，主要有：1、阶段燃烧型低NOX燃烧器该燃烧器设计使喷口喷
