火電鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)

1、火電鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，對(duì)能源的需要也日趨廣泛，由于 國(guó)際能源的緊缺，尤其是煤炭、原油等，給許多能源消耗大國(guó)帶來了 很大的壓力。目前隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)火電鍋爐的要求也越發(fā)凸 顯其重要，截至2008年底全國(guó)火電鍋爐裝機(jī)容量約為7.9億kW，年 耗油量達(dá)到1990萬t，而污染物排放的問題也日趨突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó) 發(fā)電量每增加一千瓦，污染物排放放量就增加九個(gè)單位，而大氣中氮 氧化物90%來自于燃燒產(chǎn)物，這樣不僅加劇火電鍋爐燃燒能源的消耗， 也加大了污染物排放量，成為我國(guó)乃至全球關(guān)注的重點(diǎn)。在我國(guó)十一 五的規(guī)劃中，我國(guó)企業(yè)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀不僅從火電鍋爐燃燒時(shí)節(jié) 約能源、減少

2、排放的入手，在技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化，成為當(dāng)前我國(guó)企業(yè)發(fā) 展的重點(diǎn)。一、火電燃煤鍋爐火電燃煤鍋爐就是以燃煤為主的鍋爐，經(jīng)過燃煤在鍋爐爐膛中燃 燒來釋放熱量，把熱媒水或其它有機(jī)熱載體加熱到一定溫度的熱能動(dòng) 力設(shè)備。這樣的火電燃煤鍋爐通過煤炭熱量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，產(chǎn)生大量的蒸 汽，并將熱量有效的轉(zhuǎn)化，一部分被無工消耗，一部分變成了熱量， 不僅可以用于工業(yè)生產(chǎn)，也可以用于民用生活，可同時(shí)這樣的火電燃 煤鍋爐也存在這效率問題，由于在熱量轉(zhuǎn)化上不能全部轉(zhuǎn)化，這樣效 率降低，只有一些大型的火電燃煤鍋爐效率較高些，一般在60%80% 之間。目前我國(guó)火電燃煤鍋爐通常使用的機(jī)組為容量5億千瓦到9億 千瓦之間，到2007年我國(guó)首

3、臺(tái)百萬千瓦級(jí)超臨界鍋爐在上海成功投 運(yùn)，也成為當(dāng)今世界頂級(jí)的火電燃煤鍋爐發(fā)電機(jī)組，在煤耗、環(huán)保方 面的也凸顯其先進(jìn)水平，不僅減少煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳和二氧化硫 等，也為我國(guó)的環(huán)保事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)，是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)重要力 量。二、火電燃煤鍋爐燃燒特性隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)能源的需求也越來也凸顯 其重要性，節(jié)約能源、減少污染，成為一個(gè)世界話題。目前在我國(guó)火 電鍋爐是通過煤粉燃燒，在這個(gè)燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物， 在火電燃煤鍋爐燃燒時(shí)煤粉和空氣中各種氮的結(jié)合不同以及與氮進(jìn) 行反應(yīng)的介質(zhì)成分的不同，使之火電鍋爐在燃燒過程中產(chǎn)生氮氧化物 的生成機(jī)理也不同，主要分為三種：1、熱力型火電

4、燃煤鍋爐燃燒時(shí)產(chǎn)生熱力，而這種熱力也同時(shí)有一部分轉(zhuǎn)化 成為氮氧化物。熱力型主要是指在火電燃煤鍋爐燃燒時(shí)在高溫下氧化 而生成的氮氧化物?？諝夂透邷叵碌难趸蔀橐谎趸臋C(jī)理反應(yīng) 的產(chǎn)物，火電鍋爐煤粉燃燒過程中產(chǎn)生的熱力型氮氧化物只占總排放 量的20%-30%。主要因素還是溫度、氧氣濃度和在高溫停留的時(shí)間。 其中溫度是影響熱力型氮氧化物的重要因素。因此，降低熱力型氮氧 化物的有效措施是降低燃燒溫度水平，避免產(chǎn)生局部高溫，降低氧氣 濃度，縮短在高溫區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間等。2、燃料型燃料型是火電燃煤鍋爐燃燒時(shí)所用燃料中的有機(jī)氮化合物，在燃 燒過程中氧化生成的氮氧化物，其主要在燃料燃燒的初始階段生成。 燃料

5、型氮氧化物的生成機(jī)理十分復(fù)雜，到目前為止我們還尚未完全掌 握。主要原理是在一定的燃燒條件下，燃料中的雜環(huán)氮化物受熱分解， 并在脫揮發(fā)過程中大量的氣相燃料氮隨之揮發(fā)而釋放出來，從而被氧 化。燃料型氮氧化物的形成不僅與煤種的特性、煤的結(jié)構(gòu)、燃料中的 氮受熱分解后在揮發(fā)和焦氮中的比例、成分和分布有關(guān)，而且與燃燒 狀況主要包括氧的濃度、燃燒溫度及空氣的混合狀況相關(guān)，氧的濃度 越高，燃燒溫度越高，生成量越大。此外還與煙氣在高溫區(qū)滯留時(shí)間 有關(guān)，滯留時(shí)間越長(zhǎng)，生成量就越大。3、快速型快速型是由于火電燃煤鍋爐燃燒時(shí)燃料中碳?xì)浠衔锓纸馍?的原子團(tuán)，與空氣進(jìn)行反應(yīng)生成氮氧化物，此類氮氧化物主要在富燃 料火焰

6、中生成量比較多，也比較快。三、火電燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用在我國(guó)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，許多產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化調(diào)整，我國(guó)的 工業(yè)化的程度的加快，人們對(duì)電力、熱力的需求也越來越大，可同時(shí) 這些行業(yè)也成為我國(guó)的重大污染源，不僅會(huì)破壞臭氧層，也會(huì)形成光 化學(xué)煙霧和酸雨等嚴(yán)重危害，已越來越受到社會(huì)的關(guān)注，制約了我國(guó) 經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前節(jié)能環(huán)保、綠色工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持 續(xù)發(fā)展的主要目標(biāo)。如何保證在滿足負(fù)荷不變動(dòng)的情況下提升火電鍋 爐的燃燒效率、減少污染物的排放成為當(dāng)前的一個(gè)重要的問題。火電 燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)就是在保證鍋爐高效運(yùn)行、減少排放的有效手 段。主要從降低氮氧化物燃燒器技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒技

7、術(shù)、煙氣脫 硝技術(shù)這三方面入手。1、低氮氧化物燃燒器技術(shù)煤粉燃燒器是火電鍋爐燃燒系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。煤粉和燃燒所需 的空氣都是通過燃燒器送入爐膛的。燃燒器的性能對(duì)煤粉燃燒設(shè)備的 可用性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從氮氧化物生成機(jī)理來看，絕大部分 的燃料型是在煤粉著火階段生成的。因此，通過改進(jìn)燃燒器結(jié)構(gòu)和改 變通過燃燒器的風(fēng)煤比，實(shí)現(xiàn)在燃燒器著火區(qū)的燃燒過程中達(dá)到空氣 分層、燃料分級(jí)或煙氣再循環(huán)等效果，從而降低著火區(qū)的溫度和氧濃 度，抑制氮氧化物生成，同時(shí)保證煤粉著火和燃燒的需要。低氮氧化 物燃燒器主要有以一次風(fēng)濃淡分離為主要特征，目標(biāo)是控制燃燒溫度 以減少熱力型氮氧化物生成和分級(jí)燃燒。減少燃料型氮氧化

8、物生成。2、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是利用一級(jí)富燃區(qū)燃料在缺氧條件下燃燒，降 低燃燒速度和燃燒溫度，減少熱力型氮氧化物生成，同時(shí)減少燃料中 釋放的含氮中間物向氮氧化物的轉(zhuǎn)化，抑制燃料型氮氧化物的生成。 而到了燃盡區(qū)，燃料則在富氧條件下燃盡，雖然不可避免地有一部分 殘留的氮會(huì)氧化成，但由于火焰溫度較低，其生成量很少，使得總量 降低?？諝夥旨?jí)燃燒既可在燃燒器內(nèi)實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，也可在爐膛內(nèi)實(shí) 現(xiàn)分級(jí)?？諝夥旨?jí)燃燒技術(shù)主要形式，是軸向空氣分級(jí)燃燒和徑向空 氣分組燃燒。其主要目的是抑制氮氧化物的生成，降低排放濃度。3、煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)也就是選擇性催化還原法技術(shù)，是一種成熟的商業(yè) 性氮氧化物控制處理技術(shù)。其主要原理是在催化劑的作用下，以還原 劑與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并生成無毒無污染的氣體。目前選擇性催 化還原法已成為世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫 硝技術(shù)，也是我國(guó)控制氮氧化物污染的主要手段之一。目前不僅是我國(guó)乃至全球?qū)Νh(huán)境的保護(hù)，污染治理都成為關(guān)注的 重點(diǎn)。由于我國(guó)近些年的迅猛發(fā)展，也使得污染排放量逐年上升趨勢(shì)， 這樣不僅導(dǎo)致我國(guó)大氣污染的性質(zhì)發(fā)生根本性的變化，也產(chǎn)生一系列 城市和區(qū)域環(huán)境問題，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成