一.低氮燃燒技術(shù)
前言 伴隨著我國(guó)火力發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展,火電廠氮氧化物的排放量迅速增加。2003—2007年5年間,我國(guó)火電 廠裝機(jī)容量增長(zhǎng)了91.3%,煤耗量增長(zhǎng)了65.6%,火電氮氧化物排放量增加了近40.6%,2007年火電氮氧貨物排放量約占全國(guó)排放總量的 35%~40%。據(jù)預(yù)計(jì),“十二五”期間火電廠氮氧化物的排放總量將由2010年的1050萬(wàn)噸增加到1200萬(wàn)噸。
針對(duì)上述形式要求,北京哈宜節(jié)能環(huán)??萍奸_(kāi)發(fā)有限公司研發(fā)的電站燃煤鍋爐污染減排技術(shù)—低氮燃燒技術(shù),采用立體分級(jí)低氮燃燒,在使用一般煤質(zhì)的情況下,可減少氮氧化物排放35%~55%,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。
1、降低NOx排放量主要技術(shù)措施:
? 選取合適比例(不同煤種)的SOFA風(fēng)率高位偏異布置,實(shí)現(xiàn)雙向分級(jí)燃燒;
? 濃淡燃燒技術(shù),使燃燒器濃淡兩相化學(xué)當(dāng)量比都處于低NOx區(qū)域;
? 降低主燃燒器區(qū)域峰值溫度;
通 過(guò)組織垂直與水平方向的空氣分級(jí)和水平方向的燃料分級(jí)立體化燃燒技術(shù)系統(tǒng),是解決我國(guó)電站鍋爐節(jié)能減排的關(guān)鍵技術(shù),尤其適合我國(guó)境內(nèi)的煤質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)解 決我國(guó)燃煤電站鍋爐污染問(wèn)題具有非常重大的意義。此技術(shù)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)減排氮氧化物的同時(shí),還具有提高燃燒效率、降低煙溫偏差、減輕(或防止)結(jié)渣和高溫腐蝕 等作用,具有極強(qiáng)的操作性和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性。

(1)立體化燃燒技術(shù)(墻式切圓燃燒器)
廣泛的煤種適應(yīng)性:褐煤、煙煤、貧煤、無(wú)煙煤;
技術(shù)特點(diǎn):
? 立體化燃燒技術(shù)大幅降低NOx排放量和優(yōu)化其他技術(shù)指標(biāo);
? 能最大限度地合理利用爐膛空間,有利于充分燃燒,降低未燃碳損失;
? 爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)更加均勻,并且溫度水平適中,能有效降低NOx的排放,同時(shí)使鍋爐水循環(huán)更加可靠;
? 上爐膛水平煙道溫度分配均勻,爐膛出口煙溫偏差只有普通四角燃燒的75%,保護(hù)高溫過(guò)熱器和再熱器;
? 燃燒器出口具有較大均等的空間,氣流不易受到水冷壁的影響造成貼墻,從而有利于防止水冷壁的結(jié)渣;
? 煤粉氣流受水冷壁水冷程度要大大小于角式切圓燃燒,從而強(qiáng)化煤粉氣流的著火特性、增加低負(fù)荷穩(wěn)燃的能力;
? 著火點(diǎn)易于調(diào)節(jié),煤種適應(yīng)性強(qiáng);
(2)墻式燃盡風(fēng)系統(tǒng)
用 途:最大限度地降低NOx的排放量、最大限度地提高燃燒效率;
適用燃燒系統(tǒng):正方形或準(zhǔn)正方形的煤粉燃燒鍋爐(所有切園燃燒鍋爐和墻式燃燒鍋爐;
布 置 方 式:四面墻上(或角上)切圓(或?qū)_)布置;
原 理:布置在墻上(或角上),提高了燃盡風(fēng)的穿透深度和擾動(dòng),在燃燒的后期提高風(fēng)粉的混合速度,在降低NOx排放量的同時(shí)提高燃燒效率;
(3)同時(shí)水平、垂直方向擺動(dòng)的二次風(fēng)燃燒器
普通燃燒器的二次風(fēng)只能單獨(dú)地水平擺動(dòng)或垂直擺動(dòng),作用受限。
擺動(dòng)用途:
在保證垂直擺動(dòng)以滿足鍋爐調(diào)溫特性要求的同時(shí),增加水平擺動(dòng)來(lái)調(diào)整切圓燃燒鍋爐的燃燒火球位置以調(diào)節(jié)煙溫偏差,保證鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行;
適用系統(tǒng):正方形或準(zhǔn)正方形的煤粉燃燒鍋爐(所有切園燃燒鍋爐和部分墻式燃燒鍋爐);
技術(shù)優(yōu)點(diǎn):避免了采用固定反切式二次風(fēng)噴嘴調(diào)節(jié)煙溫偏差而帶來(lái)的不確定性和不可調(diào)節(jié)性,最大限度地提高鍋爐的煤種適應(yīng)性
(4)水平濃淡煤粉燃燒器
原 理:利用百葉窗煤粉濃縮器,將一次風(fēng)在水平方向分成濃度差異適當(dāng)?shù)臐獾瓋晒桑?br />
技 術(shù) 特 點(diǎn):減少著火熱,縮短著火時(shí)間,提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?,降低著火溫度,提高著火及低?fù)荷穩(wěn)燃能力;
煤種適應(yīng)性:褐煤、煙煤、貧煤、無(wú)煙煤;
作 用:降低氮氧化物排放量、提高燃燒效率、提高著火穩(wěn)定性、防止水冷壁結(jié)焦和高溫腐蝕;
適 用 系 統(tǒng):墻式和四角切向布置的直流燃燒;
(5)百葉窗分離型濃淡煤粉燃燒器
原理:利用百葉窗煤粉濃縮器,將一次風(fēng)分成濃度差異適當(dāng)?shù)臐獾瓋晒桑?br />
適用系統(tǒng):切圓燃燒系統(tǒng);
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):形成獨(dú)立布置的濃煤粉噴嘴和淡煤粉噴嘴;
技術(shù)特點(diǎn):煤粉的濃淡比可以根據(jù)不同的煤質(zhì)在線調(diào)節(jié),具有極強(qiáng)的煤種適應(yīng)性;分離布置的濃、淡煤粉分配比例達(dá)到最大限度的低氮氧化物排放能力;
哈宜與三菱技術(shù)對(duì)比:煤粉管道的布置更加簡(jiǎn)單、合理;分離效果更佳;
(6)新型WR濃淡煤粉燃燒器+偏置周界風(fēng)+SOFA燃燒器(專(zhuān)利技術(shù))
新型WR濃淡煤粉燃燒器是在原有WR煤粉燃燒的基礎(chǔ)上改進(jìn)形成地,它保持了原有WR煤粉燃燒器的著火穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)借鑒了濃淡分離和濃相相對(duì)集中布置降低NOx的先進(jìn)技術(shù),形成了創(chuàng)新的新型煤粉濃淡燃燒系統(tǒng)。
新 型WR濃淡煤粉燃燒系統(tǒng)避免了應(yīng)用在四角切圓燃燒系統(tǒng)中WR燃燒器的局限性,不僅能夠通過(guò)導(dǎo)流板實(shí)現(xiàn)上淡下濃的濃淡分離技術(shù),同時(shí)還可通過(guò)百葉窗形成上濃 下淡的濃淡分離技術(shù),實(shí)現(xiàn)了兩項(xiàng)技術(shù)空間布置位置的完美結(jié)合。因此,該專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了爐膛內(nèi)部真正的濃淡分離和濃相相對(duì)集中,達(dá)到爐內(nèi)燃燒梯度分級(jí)要求, 實(shí)現(xiàn)最初的降低NOx和著火穩(wěn)定性目的。

2. 新型WR濃淡煤粉燃燒器+偏置周界風(fēng)+SOFA燃燒器的性能特點(diǎn)
(1)降低爐膛出口煙溫偏差和保證高溫受熱面壁溫不超溫;
(2)有效防止兩側(cè)墻水冷壁因?qū)崿F(xiàn)爐內(nèi)空氣分級(jí)后導(dǎo)致的主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)降低而產(chǎn)生的結(jié)渣和高溫腐蝕問(wèn)題;
(3)有效提高了鍋爐的煤種適應(yīng)性;
(4)大幅度降低NOx排放量;
一次風(fēng)氣流經(jīng)百葉窗煤粉噴嘴體后,被分離成濃淡兩股氣流,濃相煤粉相對(duì)集中,使煤粉在還原性氣氛中燃燒,延長(zhǎng)在還原性氣氛中的停留時(shí)間,可有效抑制NOx的形成。
? 濃相區(qū)域?yàn)榈脱踹€原性氣氛,有利于抑制燃料型NOx的形成;
? 拉大二次風(fēng)同一次風(fēng)混合點(diǎn)距離,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度,可改變二次風(fēng)分級(jí)燃燒的程度;
? 濃淡燃燒與二次風(fēng)分級(jí)燃燒相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了最大限度地降低NOx排放量新型燃燒技術(shù);
更重要的是在主燃燒器上部增設(shè)SOFA噴口,實(shí)現(xiàn)了爐內(nèi)空氣分級(jí)燃燒,降低了主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù),使主燃區(qū)還原性氣氛進(jìn)一步增強(qiáng),可大幅度地降低煙氣中NOx排放量。
(5)降低未燃炭損失提高燃燒效率;
3. NOx排放量指標(biāo)
煙煤 170~300mg/Nm3(O2=6%)。
褐煤 170~400mg/Nm3(O2=6%)。
貧煤 <600mg/Nm3(O2=6%)。
無(wú)煙煤 <800mg/Nm3(O2=6%)。
4. 低氮燃燒技術(shù)優(yōu)勢(shì)
低氮燃燒技術(shù)是根據(jù)氮氧化物的生成機(jī)理,主要通 過(guò)采用空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)和低氮燃燒器等方法降低煤粉燃燒過(guò)程中氮氧化物的生成量的技術(shù)。這類(lèi)技術(shù)具有相對(duì)簡(jiǎn)單,投資、運(yùn)行費(fèi)用較低 等特點(diǎn),是經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)措施,對(duì)部分煤種如果優(yōu)化設(shè)計(jì)或改造效果良好,可以不用再上脫硝設(shè)備,節(jié)約了巨大的投資和運(yùn)行成本,同時(shí)大幅度地降低二次循環(huán) 污染。所以,從技術(shù)成熟性和成本節(jié)約性的角度來(lái)看,低氮燃燒技術(shù)更加適合我國(guó)電力行業(yè)的現(xiàn)狀。






