潔凈煤燃燒技術(shù)

潔凈煤燃燒(ránshāo)技術(shù)主講(zhǔjiǎng)：精品資料主要(zhǔyào)內(nèi)容1、粉煤燃燒(ránshāo)2、先進(jìn)粉煤燃燒(ránshāo)器3、煤的流化床燃燒(ránshāo)4、劣質(zhì)煤及煤矸石燃燒(ránshāo)精品資料前言我國(guó)是世界耗煤第一大國(guó)，主要用于火力發(fā)電燃煤鍋爐，由于大部分火電廠未對(duì)燃煤排氣中的SO2、NOX采取措施脫除，因此造成對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重。

根據(jù)(gēnjù)成煤條件，中國(guó)煤炭的特點(diǎn)是高硫、高灰分且難洗選煤的比重較大，灰分小于15%的煤約占40%，原煤的平均灰分含量為28%左右。硫分小于1%的低硫煤約占56.4%左右，約8.2%的原煤含硫量高于2%，35.4%的原煤含硫量在1~2%;且隨著煤礦開采深度的增加，原煤中的含硫量會(huì)大幅度增加。

氮氧化物和SO2排放量隨裝機(jī)容量的增長(zhǎng)呈上升的趨勢(shì)。精品資料前言目前主要有兩類方式對(duì)燃煤排放氣體中的SO2、NOX進(jìn)行處理。一類是在爐內(nèi)通過燃燒技術(shù)的改進(jìn)，降低SO2、NOX排放量，這種技術(shù)主要應(yīng)用(yìngyòng)于常規(guī)燃煤發(fā)電廠，稱之為煤清潔發(fā)電技術(shù)。目前已有商業(yè)應(yīng)用(yìngyòng)。煤的清潔發(fā)電技術(shù)主要有：循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（CFBC）、增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)技術(shù)（PFBC－CC）、整體煤氣化蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)技術(shù)（IGCC）。另一類是在爐后，尾部煙氣中進(jìn)行脫硫脫硝。采用的主要的技術(shù)和方法主要有：1．濕法煙氣脫硫技術(shù)、2．旋轉(zhuǎn)噴霧半干煙氣脫硫技術(shù)、3．爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫技術(shù)、4．電子束照射法、5．磷銨肥法、6．活性焦法等，統(tǒng)稱為脫硫（脫硝）技術(shù)。精品資料什么(shénme)是潔凈煤燃燒技術(shù)潔凈煤利用技術(shù)包括從煤炭開發(fā)到利用的所有技術(shù)領(lǐng)域，其基本領(lǐng)域包括煤炭加工、煤炭燃燒、煤炭轉(zhuǎn)化、污染物及CO2排放控制、固體廢棄物處理和利用。潔凈煤燃燒技術(shù)是潔凈煤利用技術(shù)中的一個(gè)重要內(nèi)容，旨在煤的燃燒過程中提高效率、減少(jiǎnshǎo)污染物排放，達(dá)到煤的高效、清潔利用。精品資料煤粉高效(ɡāoxiào)燃燒技術(shù)與低NOx燃燒技術(shù)互為矛盾的兩種技術(shù)降低NOx生成與排放根本在于控制燃燒區(qū)域的溫度不能太高，但低溫燃燒又影響煤粉的燃燒率，協(xié)調(diào)好這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使之達(dá)到(dádào)綜合最佳效果是目的，實(shí)際上就要求對(duì)煤粉燃燒的全過程加以控制。既能夠保證煤粉著火的穩(wěn)定性，又有較低的燃燒溫度，同時(shí)有足夠長(zhǎng)的并在一定溫度下的燃燒時(shí)間保證燃燼。精品資料第一節(jié)粉煤燃燒(ránshāo)粉煤粒徑：50-100um燃燒效率(xiàolǜ)：96%-99.5%粉煤燃燒過程：1、粉煤氣流著火2、粉煤氣流燃燒3、粉煤氣流燃盡4、粉煤燃燒結(jié)渣精品資料粉煤氣流(qìliú)著火粉煤爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件；不同煤種具有不同的著火溫度，見表9-1；著火熱：粉煤達(dá)到著火溫度所需要的熱量，與著火溫度、灰分(huīfēn)、水分和一次風(fēng)量有關(guān)；著火熱越小，著火越容易；一次風(fēng)量盡量小，滿足揮發(fā)份燒盡即可；一次風(fēng)速率：r1=Vdaf/100一次風(fēng)溫度：400℃左右精品資料粉煤氣流(qìliú)燃燒粉煤燃燒的條件：足夠(zúgòu)高的爐溫；二次風(fēng)適時(shí)與粉煤混合，過早混合不利于著火；過晚混合影響燃燒進(jìn)程；組織好燃燒區(qū)的空氣動(dòng)力場(chǎng),促使粉煤與空氣的強(qiáng)烈混合；精品資料粉煤氣流(qìliú)燃盡燃盡率越高，燃燒效率越高；圖9-1，火焰溫度隨火焰長(zhǎng)度越來(lái)越小，燃盡率隨火焰長(zhǎng)度越來(lái)越大，但增加幅度較小；爐膛(lútáng)上部燃盡緩慢的原因：1、該區(qū)爐溫度低；2、氧氣濃度低；3、氧氣穿過焦炭外層灰殼的擴(kuò)散阻力增大。提高燃盡率措施：爐膛(lútáng)空間足夠大；火焰長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)；燃盡時(shí)間足夠長(zhǎng)精品資料粉煤燃燒(ránshāo)結(jié)渣燃燒區(qū)溫度1400-1500℃什么是結(jié)渣？結(jié)渣帶來(lái)的危害：結(jié)渣的影響因素：灰渣性質(zhì)(xìngzhì)、壁面情況、爐膛溫度場(chǎng)、煙氣介質(zhì)性質(zhì)(xìngzhì)、氣流沖刷壁面的情況等；爆炸精品資料粉煤燃燒器按出口氣流特性(tèxìng)分類：旋流式和直流式；旋流燃燒器：同軸旋流射流和直流加旋流射流組合；直流燃燒器：直流射流和直流射流組；旋流燃燒器特點(diǎn)？直流燃燒器特點(diǎn)？出口氣流旋轉(zhuǎn)，中心出現(xiàn)回流(huíliú)區(qū)，可卷吸爐膛內(nèi)高溫?zé)煔猓欣诜€(wěn)定著火；出口氣流擾動(dòng)強(qiáng)烈，早期混合強(qiáng)烈，后期混合弱，射程短，火焰粗短。四角布置射流管，切于爐膛中心形成圓形的空氣動(dòng)力場(chǎng)；直流氣流衰減較慢，后期混合強(qiáng)烈精品資料直流粉煤燃燒器一、SGR型隔離煙氣再循環(huán)直流燃燒器特點(diǎn)：一次風(fēng)噴嘴上下各設(shè)再循環(huán)煙氣，二次風(fēng)噴嘴距離一次風(fēng)噴嘴較遠(yuǎn)；二、PM型污染最小化直流燃燒器特點(diǎn)：利用彎頭的慣性分離作用，把一次風(fēng)分成上下濃淡兩股氣流（富燃料和貧燃料），同時(shí)(tóngshí)采用煙氣再循環(huán)和爐內(nèi)整體分級(jí)燃燒技術(shù)；精品資料直流粉煤燃燒器三、歐洲ABB-CE公司利用一次風(fēng)彎頭的慣性(guànxìng)分離作用，在彎頭出口中間設(shè)置有孔隔板，將煤粉氣流分成上濃下淡兩段氣流，形成上下濃淡煤粉燃燒器，并在噴口處裝有軸向距離可調(diào)整的V型鈍體，通過合理組織二次風(fēng)，同時(shí)達(dá)到了穩(wěn)定、高效、低NOx排放的燃燒效果；精品資料工業(yè)應(yīng)用(yìngyòng)的旋流粉煤燃燒器FW公司利用旋風(fēng)子使進(jìn)入主燃燒器的一次風(fēng)濃度增加，并降低一次風(fēng)速以保證煤粉氣流著火穩(wěn)定性，并控制NOx的生成量；B&W公司的PAX型旋流煤粉燃燒器；日本IHI公司的寬調(diào)解范圍旋流煤粉燃燒器；德國(guó)斯坦米勒公司多級(jí)分級(jí)供風(fēng)旋流燃燒器；上述這些工業(yè)產(chǎn)品均能夠(nénggòu)保證NOx排放在400mg/Nm3以下，并具有較高燃燒效率。目前國(guó)外正在開發(fā)的低NOx燃燒技術(shù)可以控制NOx生成量是在200mg/Nm3左右，已達(dá)到了比較高的水平。精品資料粉煤燃燒器一、旋流預(yù)燃燃燒器和火焰穩(wěn)定船式直流燃燒器；特點(diǎn)：旋流預(yù)熱，直流燃燒；船形體火焰穩(wěn)定器有利于火焰保持穩(wěn)定“三高區(qū)”（高粉煤濃度，高溫和高氧濃度）；二、濃淡煤粉燃燒器包括水平(shuǐpíng)濃淡、上下濃淡直流燃燒器、旋流燃燒器和可控濃淡旋流煤粉燃燒器等。精品資料濃淡燃燒器強(qiáng)化穩(wěn)燃和低NOx排放(páifànɡ)的機(jī)理？1、穩(wěn)燃：粉煤濃度增加，著火溫度下降，著火熱減少，著火時(shí)間縮短，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，著火區(qū)火焰溫度提高快，當(dāng)實(shí)現(xiàn)最佳粉煤濃度值和最佳濃淡比時(shí)，著火穩(wěn)定性大大提高；2、低排放(páifànɡ)：高粉煤濃度火焰氣流由于氧氣不足而形成還原性氣氛，NOx生成少；低粉煤濃度氣流因燃料不足、火焰溫度低NOx生成少。精品資料第二節(jié)潔凈煤燃燒技術(shù)(jìshù)發(fā)展常規(guī)煤粉潔凈燃燒(ránshāo)技術(shù)煤粉低塵燃燒(ránshāo)技術(shù)先進(jìn)的潔凈煤燃燒(ránshāo)發(fā)電技術(shù)

精品資料常規(guī)煤粉潔凈(jiéjìng)燃燒技術(shù)中國(guó)火電廠煤粉鍋爐燃燒主要存在5方面的問題:鍋爐燃燒不穩(wěn)定、爐膛結(jié)渣、四管爆破、燃燒效率低和環(huán)境污染。這些問題集中反映在燃燒系統(tǒng)上，煤質(zhì)與燃燒器、爐膛、制粉系統(tǒng)匹配不合理、不協(xié)調(diào)等，其中最主要的是煤粉燃燒器，它是燃燒系統(tǒng)的核心(héxīn)。開展低NOx煤粉燃燒器的研究，通過燃燒器的分級(jí)送風(fēng)或分級(jí)送粉在主燃燒區(qū)域形成氧化還原反應(yīng)，降低NOx排放。精品資料煤粉低塵燃燒(ránshāo)技術(shù)

煤粉燃燒火焰與燃油火焰在實(shí)用中的最大差別在于煤粉火焰中含有大量的灰渣，這些灰渣會(huì)污染被加熱的產(chǎn)品和環(huán)境，堵塞窯爐。煤粉低塵燃燒技術(shù)正是為克服這一缺點(diǎn)而發(fā)展出來(lái)的新型燃煤技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是使煤粉在一個(gè)圓柱形的燃燒室中進(jìn)行高熱強(qiáng)度的半氣化(qìhuà)旋風(fēng)燃燒，煤中的灰渣在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的作用下被燃燒室的壁面捕集并在高溫下成液態(tài)渣除去，進(jìn)入爐膛的是潔凈的高溫還原性火焰。在爐膛中再引入二次風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)充燃燒以提高效率。精品資料煤粉低塵燃燒(ránshāo)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：1、燃燒連續(xù)穩(wěn)定、易于調(diào)節(jié)、燃燒氣氛可控等，克服了煤粉火焰(huǒyàn)含灰量高的缺點(diǎn)；2、其火焰(huǒyàn)的潔凈度高于水煤漿火焰(huǒyàn)，可與重油火焰(huǒyàn)相媲美；3、不須對(duì)煤進(jìn)行特殊處理，只須將煤磨成煤粉，所要求的煤粉平均粒徑可以比一般煤粉燃燒爐要求的粗。4、煤粉可通過管道進(jìn)行氣力輸送，整個(gè)燃燒給煤系統(tǒng)是封閉式的?，F(xiàn)場(chǎng)沒有一般燃煤窯爐附近煤塵飛揚(yáng)的缺點(diǎn)。精品資料先進(jìn)的潔凈煤燃燒發(fā)電(fādiàn)技術(shù)超臨界煤粉燃燒（Supercritical

PCC）循環(huán)流化床（CFBC）增壓(zēnɡyā)流化床（PFBC）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)（IGFC）精品資料超臨界煤粉燃燒(ránshāo)（Supercritical

PCC）高效超臨界發(fā)電技術(shù)是在技術(shù)已經(jīng)很成熟的傳統(tǒng)燃煤超臨界發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改善，采用更高的蒸汽初參數(shù)和先進(jìn)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。超臨界機(jī)組的最大優(yōu)勢(shì)是能夠大幅度提高循環(huán)熱效率，降低發(fā)電耗煤，排放的污染物較少。技術(shù)的不足(bùzú)：目前耐高溫高壓材料成為制約超臨界煤粉燃燒技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床（CFBC）循環(huán)流化床燃煤鍋爐與其他(qítā)類型鍋爐的最主要區(qū)別是其處于流化狀態(tài)下的燃燒過程。精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃煤鍋爐爐內(nèi)工作原理

精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：蓄熱量極大，燃燒穩(wěn)定，對(duì)燃料的適應(yīng)性好；燃燒效率可與煤粉爐相媲美；流化床鍋爐傳熱強(qiáng)烈；低溫燃燒，污染較輕；鍛爐設(shè)備占地面積少；負(fù)荷變化范圍大，調(diào)節(jié)特件好。存在問題：對(duì)固體顆粒分離設(shè)備的效率、耐高溫和耐磨性能要求更高；鍋爐系統(tǒng)的煙風(fēng)阻力較大，需要采用高壓鼓風(fēng)機(jī)(fēnɡjī)，存在風(fēng)機(jī)(fēnɡjī)電耗高，噪聲大等問題；燃燒控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，鍋爐的運(yùn)行技術(shù)與常規(guī)煤粉爐有較大的不同，還未達(dá)到與常規(guī)煤粉鍋爐相當(dāng)?shù)倪\(yùn)行與控制水平；燃燒中的NOx生成物高于常規(guī)的煤粉燃燒系統(tǒng)。精品資料增壓(zēnɡyā)流化床（PFBC）增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)(xúnhuán)是以增壓的流化床燃燒室(在壓力為1.0-1.6MPa下操作的鼓泡流化床或循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒室)為主體，以燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)(xúnhuán)為特征的新型燃煤發(fā)電技術(shù)。

精品資料增壓(zēnɡyā)流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：鍋爐結(jié)構(gòu)更加緊湊，對(duì)燃料的適應(yīng)范圍廣，脫硫效率更高，降低污染物的排放，機(jī)組占地面積小，適合老機(jī)組的增容技術(shù)改造；存在問題：受熱面的磨蝕，NOx的排放量較高，高效除塵，粉塵排放的有效控制，燃料的處理與輸送；高溫高壓灰渣的排放與能量回收，容量和參數(shù)的提高(tígāo)受限制，運(yùn)行的可靠性仍需逐步改進(jìn)。精品資料整體煤氣化聯(lián)合(liánhé)循環(huán)（IGCC）目前，在潔凈(jiéjìng)煤發(fā)電領(lǐng)域中，被普遍認(rèn)為最具有競(jìng)爭(zhēng)力、最有發(fā)展前途的燃煤發(fā)電裝置是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）和增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC)，二者均以燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的原理和技術(shù)為基礎(chǔ)。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)是將煤氣化與燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電結(jié)合起來(lái)的一項(xiàng)新型燃煤發(fā)電技術(shù)，既能高效地利用煤炭資源，又有很好的環(huán)保效果，可能會(huì)成為未來(lái)世界上最潔凈(jiéjìng)的燃煤發(fā)電技術(shù)。存在問題：煤的有效氣化與煤氣的有效凈化。精品資料整體(zhěngtǐ)煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)（IGFC）整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)成本還太高，還沒有出現(xiàn)商業(yè)示范項(xiàng)目(xiàngmù)，并存在與整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)一樣的不足。精品資料第三節(jié)煤的流化床燃燒(ránshāo)技術(shù)固體顆粒在自下而上的氣流作用下具有(jùyǒu)流體性質(zhì)的過程稱為流化。顆粒尺度較大而操作氣速較小時(shí)在床下部形成鼓泡流化床，即其連續(xù)相是氣固乳化團(tuán)，其分散相是以氣為主的氣泡。在氣泡上浮力作用下床內(nèi)顆粒團(tuán)之間有較強(qiáng)的質(zhì)交換。顆粒尺度較小、操作氣速甚高，加以使用分離器使逸出物料不斷返回時(shí)，形成另一流化形態(tài)，稱循環(huán)流化床，其分散相為氣固乳化團(tuán)，連續(xù)相為含少量顆粒的氣體。精品資料鼓泡流化床燃燒(ránshāo)什么是鼓泡流化狀態(tài)？布風(fēng)裝置：風(fēng)室和氣體分布板；布風(fēng)板：花板、風(fēng)帽、耐火層、隔熱層和密封層；開孔直徑、開孔率和孔排列方式(fāngshì)；風(fēng)帽分布板：帶帽頭和無(wú)帽頭；停爐壓火時(shí)埋在高溫物料下易燒壞；多采用耐熱鑄鐵和耐熱不銹鋼；帶帽頭風(fēng)帽分布板：布風(fēng)均勻，但阻力大，帽底物料不易清除，影響流化；無(wú)帽頭風(fēng)帽分布板：阻力小，制造簡(jiǎn)單，但布風(fēng)性能差；風(fēng)室作用：均流和穩(wěn)壓；精品資料鼓泡流化床燃燒(ránshāo)存在問題：熱效率低；埋管受熱面和爐墻磨損嚴(yán)重；石灰石脫硫時(shí)石灰石鈣利用率低；大型化難。逐漸被循環(huán)(xúnhuán)流化床鍋爐取代精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒區(qū)別：1、氣固分離器，煤顆粒循環(huán)燃燒，燃燒效率高；2、流化(liúhuà)狀態(tài)不同，循環(huán)流化(liúhuà)床分為三種流化(liúhuà)狀態(tài)：(1)、上下快速，(2)、下部湍動(dòng)上部快速，(3)、上部鼓泡下部快速。循環(huán)流化(liúhuà)床鍋爐特點(diǎn)1、燃燒效率高；2、易大型化；3、低溫燃燒，分級(jí)燃燒；精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒相比鼓泡流化床的優(yōu)點(diǎn)：1、延長(zhǎng)了二氧化硫和鈣基脫硫劑的接觸時(shí)間，增大了脫硫劑的比表面積，提高了二氧化硫脫除率和鈣的利用率；2、燃料(ránliào)廣泛，優(yōu)質(zhì)煤種和各種劣質(zhì)燃料(ránlià