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1、高级复合空气分级燃烧技术高级复合空气分级燃烧技术在燃煤电厂的应用在燃煤电厂的应用2024/7/262024/7/26上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容本次汇报主要内容技术背景技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司技术背景技术背景氮氧化物（氮氧化物（NOxNOx）是燃煤电厂烟气排放三）是燃煤电厂烟气排放三大有害物（大
2、有害物（SO2SO2，NOxNOx及总悬浮颗粒物）之及总悬浮颗粒物）之一一燃煤电厂是燃煤电厂是NOxNOx排放的最大来源排放的最大来源火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011GB13223-2011）对火电厂的）对火电厂的NOxNOx排放提排放提出了更高的要求出了更高的要求国家环境保护部文件国家环境保护部文件火电厂氮氧化物火电厂氮氧化物防治技术政策防治技术政策提出低氮燃烧技术应作为提出低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司 烟气中的烟气中的NOxNOx，NONO占占90%90%以上，以
3、上，NONO2 2占占5%-5%-10%10%，产生机理一般分为如下三种：，产生机理一般分为如下三种：(a) (a) 热力型热力型 ，占，占15%15% 燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生的。燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生的。当当T1500T1500T1500时时,T,T每增加每增加100100, ,反应速率增大反应速率增大6-76-7倍。倍。(b)(b)快速型快速型 ，占，占5%5% 燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如团如CHCH等反应生成的等反应生成的NOxNOx。NOxNOx生成机理生成机理上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司NOxNOx的生成机理的
4、生成机理(c)(c)燃料型燃料型NOxNOx，占占80%80%燃料型燃料型NOxNOx主要是燃料中的主要是燃料中的N N元素和空气中的元素和空气中的O O2 2反应，生成的反应，生成的NOxNOx。燃料燃。燃料燃烧时，燃料中的烧时，燃料中的N N释放出来，首先形成释放出来，首先形成HCN/NHiHCN/NHi等中间产物，中间产物根等中间产物，中间产物根据气氛不同，按下列反应生成据气氛不同，按下列反应生成NONO或或N N2 2上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容本次汇报主要内容技术背景技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研
5、发历程高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上锅低上锅低NOxNOx煤粉燃烧技术发展煤粉燃烧技术发展阶段阶段技术描述技术描述开发时间开发时间第第1 1代代对冲同心正反切圆燃烧系统对冲同心正反切圆燃烧系统19871987年年第第2 2代代引进型低引进型低NOxNOx切向燃烧系统切向燃烧系统LNCFSLNCFS20032003年年第第3 3代代高级复合空气分级低高级复合空气分级低NOxNOx燃烧系统燃烧系统20092009年年上海锅炉
6、厂有限公司上海锅炉厂有限公司第第1 1代同心切圆燃烧系统代同心切圆燃烧系统上海锅炉厂有限公司吴泾吴泾600MW600MW亚临界锅炉全烧神混煤，亚临界锅炉全烧神混煤，240240600MW600MW，NOxNOx排放排放308308514mg/m514mg/m3 3 (O (O2 2=6%)=6%)上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司第第2 2代引进型低代引进型低NOxNOx切向燃烧系统切向燃烧系统LNCFSLNCFS上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司第第2 2代引进型低代引进型低NOxNOx切向燃烧系统切向燃烧系统上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司第第2
7、 2代低代低NOxNOx切向燃烧系统的部分业绩切向燃烧系统的部分业绩 电厂名称容量等级煤种负荷状态NOx排放（O2=6%）测试日期外高桥#7炉1000MW超超临界神华煤1000MW220mg/m32008.07阳西#1600MW超临界神华煤600MW190mg/m32010.05可门#1600MW超临界神华煤600MW180mg/m32007.09珠海#3600MW超临界神华煤600MW183mg/m32008.12乐清#1600MW超临界神华煤600MW200mg/m32008.11黄骅#3600MW超临界神华煤600MW170mg/m32009.06上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上海
8、锅炉厂有限公司已用于国华集团多台已用于国华集团多台600MW600MW机机组低氮燃烧器改造项目组低氮燃烧器改造项目NOx最低可达110130mg/Nm3第第3 3代代高级复合空气分级低高级复合空气分级低NOxNOx燃烧系统燃烧系统上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司三代三代低低NOxNOx燃烧技术一脉相承燃烧技术一脉相承第1代第2代第3代上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容本次汇报主要内容技术背景技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分
9、级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司高级复合空气分级燃烧技术研发历程高级复合空气分级燃烧技术研发历程20092010201020112010201120102011机理研究机理研究(30KW一维炉一维炉)中试研究中试研究(3MW煤燃烧实验平台煤燃烧实验平台)数值计算数值计算(高性能计算机高性能计算机)新型低氮燃烧器设计新型低氮燃烧器设计上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司30KW30KW一维炉低一维炉低NOxNOx燃烧机理研究燃烧机理研究上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司 该平台是我国规模最大的兆瓦级多功能煤
10、燃烧热态实验系统之一，可用于研究不同煤种的煤粉燃烧特性及燃煤大气污染物排放特性。该项目以解决低NOx燃烧问题为主，可为低NOx燃烧研究提供实验数据和技术支持先进科研试验平台-3MW多功能煤燃烧热态试验平台3MW3MW多功能煤粉热态实验平台实验多功能煤粉热态实验平台实验上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司数值计算研究数值计算研究- -炉膛燃烧炉膛燃烧上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司数值计算研究数值计算研究- -燃烬风道燃烬风道上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司自主知识产权自主知识产权序序号号年份年份名称名称专利类型专利类型专利号专利号1 120092009一种多级燃尽风布置方式一种多级燃尽
11、风布置方式发明发明ZL200910201413.5ZL200910201413.52 220082008多级还原风控制大容量燃煤锅炉多级还原风控制大容量燃煤锅炉NOx排放的方法排放的方法发明发明ZL200810032736.1ZL200810032736.13 320092009一种低氮氧化物排放煤粉切向燃烧装置一种低氮氧化物排放煤粉切向燃烧装置发明发明200910054141.0200910054141.04 420082008一种可自动调节着火点的快速着火煤粉喷嘴一种可自动调节着火点的快速着火煤粉喷嘴实用新型实用新型ZL200820155885.2ZL200820155885.25 520
12、092009一种燃烧器二次风挡板开度指示装置一种燃烧器二次风挡板开度指示装置实用新型实用新型ZL200920073189.1ZL200920073189.16 620092009一种燃烧器风箱扩流装置一种燃烧器风箱扩流装置实用新型实用新型ZL200920073187.2ZL200920073187.27 720092009一种燃烧器间隙密封装置一种燃烧器间隙密封装置实用新型实用新型ZL200920073186.8ZL200920073186.88 820092009一种高位燃尽风喷嘴一种高位燃尽风喷嘴实用新型实用新型ZL200920073193.8ZL200920073193.89 92009
13、2009一种燃烧器风箱导流板结构一种燃烧器风箱导流板结构实用新型实用新型ZL200920073188.7ZL200920073188.7101020082008一种燃烧器小风箱一种燃烧器小风箱实用新型实用新型ZL200820208590.7ZL200820208590.7111120082008一种快速着火煤粉喷嘴一种快速着火煤粉喷嘴实用新型实用新型ZL200820208588.XZL200820208588.X上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上锅技术达到国际领先水平上锅技术达到国际领先水平2012年5月8日，全国电力技术市场协会和电力规划设计总院在北京共同组织召开了上海锅炉厂有限公司开发
14、的“高级复合空气分级低NOx燃烧技术”成果鉴定会鉴定委员会认为上海锅炉厂有限公司自主研发的“高级复合空气分级低NOx燃烧技术”达到国际领先水平，一致同意通过该技术成果鉴定。上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容本次汇报主要内容技术背景技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司高级复合空气分级技术介绍高级复合空气分级技术介绍
15、主要表现为建立早期稳定着火和空主要表现为建立早期稳定着火和空气分段燃烧技术实现气分段燃烧技术实现NOxNOx排放值得大幅排放值得大幅降低。同过高位燃烬风、低位燃烬风两降低。同过高位燃烬风、低位燃烬风两段式空气分级将炉膛划分为四个区域：段式空气分级将炉膛划分为四个区域：1.1.主燃区主燃区2.2.还原区还原区3.3.燃尽区燃尽区4.4.燃尽区燃尽区上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司高级复合空气分级技术介绍高级复合空气分级技术介绍各功能区分析：各功能区分析：（1 1）主燃区：）主燃区：煤粉燃烧的主要区域，整个炉膛的大部分热量在该区被释煤粉燃烧的主要区域，整个炉膛的大部分热量在该区被释放出来，煤粉
16、在主燃区着火、燃烧，释放出煤粉中大部分氮元素，生成放出来，煤粉在主燃区着火、燃烧，释放出煤粉中大部分氮元素，生成NOxNOx及及HCN/NHiHCN/NHi等中间产物等中间产物（2 2）还原区：）还原区：主燃烧器上部到低位燃烬风之间的区域，主燃区生成的主燃烧器上部到低位燃烬风之间的区域，主燃区生成的NOxNOx与与HCN/NHiHCN/NHi等中间产物发生还原等中间产物发生还原（3 3）燃尽区）燃尽区：部分燃尽风喷射进入炉膛，促进煤粉的进一步燃烧，同部分燃尽风喷射进入炉膛，促进煤粉的进一步燃烧，同时保持该区域还原性气氛，抑制并还原该区域时保持该区域还原性气氛，抑制并还原该区域NOxNOx（4
17、4）燃尽区）燃尽区：剩余的燃尽风喷入炉膛，并在该区造成富氧状态，以促剩余的燃尽风喷入炉膛，并在该区造成富氧状态，以促进所有剩余煤粉的燃尽进所有剩余煤粉的燃尽 上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司技术特点技术特点燃烬风系统燃烬风系统提高燃尽风的穿透深度和扰动，提高燃尽风的穿透深度和扰动，在燃烧后期提高风粉混合速度，在降在燃烧后期提高风粉混合速度，在降低低NOxNOx排放的同时提高燃烧效率排放的同时提高燃烧效率采用两段分离燃尽风，保证炉内采用两段分离燃尽风，保证炉内空气分布的最优化，降低空气分布的最优化，降低NOxNOx排放排放提高了空气分级燃烧对煤种的适提高了空气分级燃烧对煤种的适应性应性燃烬风
18、水平摆动作为调整烟温偏燃烬风水平摆动作为调整烟温偏差的有效手段；差的有效手段；燃烬风上下摆动，可控制燃烧中燃烬风上下摆动，可控制燃烧中心，调整炉膛出口烟温心，调整炉膛出口烟温上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司技术特点技术特点预置水平偏角的辅助风喷嘴（预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFSCFS）设计）设计水平方向推迟一次风煤粉与二次风的混合，降低NOx生成风包粉，减少灰渣在水冷壁上的沉积在四周水冷壁形成富氧区，提高灰熔点温度，减轻结渣，并降低高温腐蚀倾向炉膛结渣的控制提高了下部炉膛的吸热量，降低了炉膛出口烟气温度，减轻了上部炉膛的结渣上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂
19、有限公司技术特点技术特点优异的低负荷优异的低负荷NOxNOx排放性能排放性能采用优化结构的二次风门档板，减少漏风采用更高等级的一、二次风喷嘴材料，配合安装测量喷嘴端部温度的热电偶，保护喷嘴优化分离燃尽风风道设计，保证SOFA风箱风压上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容本次汇报主要内容技术背景技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司上海锅
20、炉厂有限公司部分高级复合空气分级技术应用业绩部分高级复合空气分级技术应用业绩电厂名称电厂名称机组容量机组容量（MWMW）锅炉编号锅炉编号煤质煤质NOxNOx排放排放（mg/mmg/m3 3) )石洞口电厂3001-4烟煤230北仑电厂6001烟煤280吴泾电厂6007、8烟煤180台山电厂6001、2、4烟煤110120渭河电厂3004烟、贫混煤347贫煤532定洲电厂6002烟煤高负荷：110全负荷：130上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上锅低氮燃烧技术在台山上锅低氮燃烧技术在台山2 2号炉上的应用号炉上的应用 （1）神混1 （2）神混1+20%石炭NOx生成量改造实测值与目标值的比较生
21、成量改造实测值与目标值的比较 30上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司改造后燃烧效率仍较高改造后燃烧效率仍较高燃用设计煤种，600MW、450MW、 330MW以及270MW负荷锅炉效率修正后分别94.11%、94.35%、93.86%以及92.25%，均高于设计保证值与改前测试值燃用常用煤种，600MW与450MW负荷锅炉效率修正后分别为94.06%与94.19%，均高于设计保证值与改前测试值。31上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司改造后结渣情况改造后结渣情况燃用神混1时，前墙中部分隔屏下部有少量渣块堆积，屏中、上部以及其余各屏壁面仅有零星挂渣，管壁清晰可见；燃用80%神混1+20%石炭煤
22、时，前墙分隔屏各屏壁面仅有零星挂渣，管壁清晰可见。锅炉尾部受热面基本干净、无明显积灰与挂渣。炉内燃烧器区域水冷壁面粘附少量熔渣，未发现大型渣块。 炉内落渣大多为粘结强度很低的多孔性疏松渣，渣块附着在管壁上的一面为未熔融的粘聚状渣，稍有扰动就极易松动脱落，锅炉吹灰期间蒸汽温度波动较大。32上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司改造后结渣情况改造后结渣情况屏再管壁基本无结渣屏再管壁基本无结渣 33上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上锅低氮改造技术在渭河上锅低氮改造技术在渭河4 4号炉上的应用号炉上的应用项目符号单位设计煤种校核煤种校核煤种贫：烟=1：1全贫煤全烟煤水份Mt(Mar)%8.816.0
23、2511.6挥发份Vdaf%29.2623.9734.54灰份Aar%28.5733.3323.81碳Car%51.750.8452.56氢Har%3.062.883.24氧Oar%5.573.997.15氮Nar%0.610.670.55硫Sar%1.672.241.1低位发热量OdwMJ/kg19.4119.1019.71煤粉细度R90%18-2218-2218-22上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上锅低氮改造技术在渭河上锅低氮改造技术在渭河4 4号炉上的应用号炉上的应用上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司上锅低氮改造技术在渭河上锅低氮改造技术在渭河4 4号炉上的应用号炉上的应用负荷负荷（MWMW）煤质煤质NOxNOx保证值保证值（mg/mmg/m3 3）NOxNOx实测值实测值（mg/mmg/m3 3) )效率保证值效率保证值(%)(%)效率实测值效率实测值(%)(%)320烟：贫=1：13503479192.28220烟：贫=1：14003769191.43320全贫煤6005329191.09220全贫煤6504609192.51上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司
