演示文稿低氮氧化物燃燒技術(shù)

（優(yōu)選）低氮氧化物燃燒技術(shù)目前一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)§3-1概述一、氮氧化物排放現(xiàn)狀及控制與SOX排放不同，燃煤鍋爐NOX排放水平與煤種、鍋爐和燃燒器形式、爐內(nèi)溫度水平、爐內(nèi)煙氣氣氛等因素有關(guān)。不同燃煤鍋爐的NOX排放水平見下表目前二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前三頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223—2003

表3火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組氮氧化物最高允許排放濃度單位：mg/m3時(shí)段第1時(shí)段第2時(shí)段第3時(shí)段實(shí)施時(shí)間2005年1月1日2005年1月1日2004年1月1日燃煤鍋爐Vdaf＜10%15001300110010%≤Vdaf≤20%1100650650Vdaf＞20%450燃油鍋爐650400200燃?xì)廨啓C(jī)組燃油

150燃?xì)?/p>

80第3時(shí)段火力發(fā)電鍋爐須預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置空間。液態(tài)排渣煤粉爐執(zhí)行Vdaf＜10％的氮氧化物排放濃度限值。

目前四頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)二、氮氧化物排放控制技術(shù)常規(guī)燃煤粉電站鍋爐控制NOX排放的技術(shù)措施大致可分為兩大類：低氮氧化物排放燃燒技術(shù)。包括低過量空氣燃燒、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒以及煙氣再循環(huán)技術(shù)等。尾部煙氣脫氮氧化物技術(shù)。包括選擇性催化還原法（SCR,SelectiveCatalyticReduction)、非選擇性催化還原法(NSCR)、選擇性無催化還原法(SNCR)、電子束輻射煙氣脫硝等。本章介紹低氮氧化物排放燃燒技術(shù)，另外，也對(duì)煙氣脫硝技術(shù)作簡單介紹。目前五頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)§3-2NOX生成機(jī)理和降低NOX排放理論依據(jù)一、煤燃燒過程N(yùn)OX生成機(jī)理

(一)熱力型NOX(Thermal-NOX) (二)燃料型NOX(Fuel-NOX)

１、燃料型NOx的生成機(jī)理

２、燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率 ３、影響燃料型NO轉(zhuǎn)化率的煤質(zhì)因素 4、影響燃料型

NOx轉(zhuǎn)化率的運(yùn)行因素 (三)快速型NOX(Prompt-NOX)二、抑制NOx生成的理論依據(jù)

(1)抑制熱力型

NO的基本策略

(2)抑制燃料型NOx的基本策略

(3)利用二次燃料的燃燒還原NO目前六頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)一、煤燃燒過程N(yùn)OX生成機(jī)理煤燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物主要包括NO、NO2和N2O三種，前兩種合成NOX。一般煤粉爐燃燒過程中N2O的生成量很小，可以忽略，但流化床燃燒過程中N2O的生成量很高，不能忽略。在煤粉爐產(chǎn)生的NOX中，主要是是NO，而NO2所占份額很少。在煤的燃燒過程中，同時(shí)存在著NOX生成的氧化反應(yīng)和被破壞的還原反應(yīng)，低氮氧化物燃燒技術(shù)就是在燃燒過程中抑制前者的進(jìn)行而為后者創(chuàng)造有利條件。這需要知道NOX的生成機(jī)理。NOX的生成包括三種不同的類型，即熱力型、燃料型和快速型，后面分別介紹。返回目前七頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)（一）熱力型NOX(Thermal-NOX)在高溫環(huán)境下，由燃燒用空氣中的氮氧化而生成的NOX，稱為熱力型NOX。N2在空氣中的高溫氧化反應(yīng)為一組不分支的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（M為不參加反應(yīng)的第三種物質(zhì)原子）：在熱力型NOX的生成其中，第二步反應(yīng)的活化能較高，控制了總的反應(yīng)速度。目前八頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)熱力型NOX形成的主要控制因素是溫度，溫度對(duì)熱力型NOX的生成速率的影響呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。實(shí)際上,在1350℃以下時(shí)，熱力型NOX的生成量是很少的，但隨著溫度的升高,其生成量迅速增加，當(dāng)溫度達(dá)到1600℃時(shí),其生成量可占爐內(nèi)由NOX總量的25%~30%。影響熱力型NOx生成的另一個(gè)主要因素是反應(yīng)環(huán)境中的O2濃度，NOX的生成速率與O2濃度的平方根成正比。返回目前九頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(二)燃料型NOX(Fuel-NOX)一般認(rèn)為，燃料型NOX是燃料中含有的氮化合物在燃燒中發(fā)生熱分解，并進(jìn)一步被氧化而生成的。它在煤燃燒NOx產(chǎn)物中占60－80％，是NOX主要的來源。由于在煤的燃燒過程中不僅有NOX生成的氧化過程，也有分解NO的還原過程，因此最終煙氣中NOX量的多少取決于兩者共同作用的結(jié)果。影響燃燒產(chǎn)生NOX量的因素非常復(fù)雜，主要與煤種的特性、煤中氮化合物的存在形態(tài)、燃料中氮熱解時(shí)在揮發(fā)分和焦炭中分配的比例和各自的成分、燃燒氣氛中的氧濃度、燃燒溫度等有關(guān)。返回目前十頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)１、燃料型NOx的生成機(jī)理在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機(jī)化合物熱裂解產(chǎn)生NHi、HCN和CN等含N的中間產(chǎn)物基團(tuán)，然后在氧氣存在條件下再氧化成NO

。同時(shí)在還原性氣氛中NHi、HCN也會(huì)與已經(jīng)生成的NO

進(jìn)行還原反應(yīng)。由于煤的燃燒過程由揮發(fā)份燃燒和焦炭燃燒兩個(gè)階段組成，故燃料型NOx的形成也由氣相氮化合物（揮發(fā)份氮）的氧化與還原以及焦炭中剩余穩(wěn)定氮化合物（焦炭氮）的氧化和還原兩部分組成。目前十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)燃料中氮分解為揮發(fā)分N和焦炭N的示意圖煤粒N揮發(fā)分揮發(fā)分N焦炭焦炭NNON2N2目前十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)（１）由揮發(fā)分N轉(zhuǎn)化為氮化合物的主要反應(yīng)途徑在煤燃燒初始階段的揮發(fā)產(chǎn)物析出過程中

,大部分的揮發(fā)分氮(氣相氮化合物

)隨煤中其他揮發(fā)產(chǎn)物一起釋放出來

,首先形成中間產(chǎn)物，NHi(i=1,2,3)、CH以及HCN（氰）,其中主要是NH3和HCN。在氧氣存在的條件下

,含氮的中間產(chǎn)物會(huì)進(jìn)一步氧化而生成

NO；在還原性氣氛中,則HCN會(huì)生成多種胺(NHi)。胺在氧化氣氛中既會(huì)進(jìn)一步氧化成NO,又能與已經(jīng)生成的NO進(jìn)行還原反應(yīng)。目前十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)焦炭燃燒時(shí),在焦炭表面生成

NO的反應(yīng)和

NO被還原的反應(yīng)均屬于異相反應(yīng),其反應(yīng)機(jī)理非常復(fù)雜且尚不完全清楚。一般認(rèn)為存在以下反應(yīng)過程。

（２）由焦炭N轉(zhuǎn)化為氮化合物的主要反應(yīng)途徑目前十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)在煤粉燃燒的一般環(huán)境下，揮發(fā)分氮生成的燃料型NO占總量的60-70%，而焦炭氮生成的NO占總量的30-40%返回目前十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)２、燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率由于燃燒過程存在著NO的還原反應(yīng)，因此并不是燃料中所有的氮最終會(huì)全部轉(zhuǎn)化為NO。燃燒過程中最終生成的NO濃度和燃料中氮全部轉(zhuǎn)化成NO時(shí)的濃度比為燃料型NOx的轉(zhuǎn)化率

CR＝最終生成的NO濃度／燃料N全部轉(zhuǎn)化成NO的濃度試驗(yàn)研究表明，影響CR的主要因素是煤種特性以及爐內(nèi)的燃燒條件。返回目前十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(1)燃料中氮的含量

燃料中氮的含量增高時(shí),燃料型

NO的轉(zhuǎn)化率呈降低的趨勢。但并不等于燃料氮越高,煙氣中生成的

NO濃度也越低,通常情況下

,燃料氮含量越高,所生成的燃料型

NO量也較高。３、影響燃料型NO轉(zhuǎn)化率的煤質(zhì)因素目前十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(2)固定碳與揮發(fā)分的含量之比

在一定的過量空氣系數(shù)下,煤中固定碳與揮發(fā)分的含量比例越高，NO的轉(zhuǎn)化率越低。（只有在α>1的情況下成立）(3)煤的揮發(fā)分

揮發(fā)分對(duì)NO轉(zhuǎn)化率的影響與過量空氣系數(shù)的大小有關(guān)。在α>1的氧化氣氛中,煤的揮發(fā)分越多

,燃料型

NO的轉(zhuǎn)化率越高。

在α<1還原性氣氛中,高揮發(fā)分煤種的燃料型NO的轉(zhuǎn)化率反而降低。對(duì)高揮發(fā)分煤，在煤迅速著火后,使局部的氧量更進(jìn)一步的降低,從而抑制了燃料氮向

NO的轉(zhuǎn)化,因此,煤中的揮發(fā)分含量越高

,其生成的

NO的濃度越低。并且揮發(fā)分氮裂解產(chǎn)生的HCN和NH3均較多，還原NO能力較強(qiáng)。

在α<1還原性氣氛中，對(duì)低揮發(fā)分煤,其

HCN和NH3均較少

,已經(jīng)生成的

NO即使在還原氣氛中也不容易被還原,這也是控制燃燒無煙煤鍋爐的NO排放要比煙煤難的一個(gè)重要原因。返回目前十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)4、影響燃料型

NOx轉(zhuǎn)化率的運(yùn)行因素(1)過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)越高,煙氣中氧含量越高,燃料型NO的生成濃度和轉(zhuǎn)化率也越高。有研究表明，燃料型NO的生成速率與燃燒區(qū)氧氣濃度的平方成正比。因此,控制燃料型

NO的轉(zhuǎn)化率和生成量的主要技術(shù)措施是降低過量空氣系數(shù),在

NO的生成區(qū)域采用富燃料燃燒方式是十分有效且比較方便的減排NO的技術(shù)措施。但過量空氣系數(shù)太低會(huì)影響鍋爐的燃燒效率。目前十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(2)溫度的影響一般認(rèn)為：燃料型NO主要生成在揮發(fā)分的析出和燃燒階段，因此，燃料中的氣態(tài)含氮化合物在達(dá)到熱解溫度時(shí)開始分解,并最終生成

N0x。此時(shí)，爐內(nèi)N0x濃度達(dá)到最高；當(dāng)煤粉顆粒溫度繼續(xù)上升時(shí)，在焦炭表面上NO的還原反應(yīng)使部分已經(jīng)生成的NO還原成N2，因而在一定溫度范圍內(nèi)，燃料型NO的生成速率與還原速率接近平衡，使

NO的生成量變化不大；當(dāng)煤粉顆粒溫度再進(jìn)一步升高時(shí)，NO的還原反應(yīng)速率大于NO的生成速率，使燃料型NO的生成量有所降低。但溫度升高時(shí),熱力型NOx的生成量也在急劇增加。由于燃料型NOx的反應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜

,且可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還十分有限，目前還很難確切地說明溫度對(duì)燃料型NOx生成量的綜合影響規(guī)律。返回目前二十頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(三)快速型NOX(Prompt-NOX)快速型NOX的生成機(jī)理目前尚有爭議，一般認(rèn)為是通過碳?xì)浠衔锶剂袭a(chǎn)生CH原子團(tuán)撞擊N2

分子,生成CN類化合物,再進(jìn)一步氧化成NO。這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行得很快,所以稱之為快速型NOX以下反應(yīng)式是控制快速型NOX生成速率的重要反應(yīng)：CH+N2

HCN+N快速型NOX的生成對(duì)溫度的依賴程度很弱。與熱力型NOX和燃料型NOX生成量相比,它的生成量要少得多,在分析計(jì)算中一般可以不計(jì)人,僅在燃用不含氮的碳?xì)淙剂蠒r(shí)才予以考慮。目前二十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)返回目前二十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)（1）抑制熱力型

NO的基本策略熱力型NO生成的影響因素比較明確：降低火焰峰值溫度，降低燃料在最高溫度區(qū)域的停留時(shí)間，降低最高溫度區(qū)域的局部氧濃度，是抑制熱力型

NO生成的基本策略。大型電站煤粉燃燒鍋爐，爐膛內(nèi)火焰中心的峰值溫度接近或超過

1600℃，熱力型

NO占到

25%-30%的份額，因此，降低火焰的峰值溫度和燃料在高溫火焰區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間對(duì)抑制熱力型

NO的生成總是十分有效的。另外，降低在高溫火焰局部的氧濃度也是有利的。二、抑制

NOx生成的理論依據(jù)返回目前二十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)（2）抑制燃料型NOx的基本策略為了減少燃料型

NO的排放量

,不僅要盡可能地抑制其生成,還要?jiǎng)?chuàng)造有利于NO還原的條件,以促使已經(jīng)生成的NO發(fā)生還原反應(yīng)。在煤粉燃燒的高溫條件下,燃料氮中的

70%~90%會(huì)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分氮,而在α<1的件下,如果可以保證一定的停留時(shí)間，由揮發(fā)分氮生成的NO量會(huì)大大減少，而生成分子氮。對(duì)采用大型燃燒器的大容量煤粉鍋爐，是比較容易實(shí)現(xiàn)富燃料燃燒和較長停留時(shí)間的。在煤燃燒過程中的一定階段,創(chuàng)造富燃料區(qū)，降低局部氧濃度，不僅對(duì)抑制揮發(fā)分氮生成的NO，而且對(duì)降低熱力型

NO也是有效的。在α<1的的區(qū)域內(nèi)，在一定的范圍內(nèi)提高溫度對(duì)促進(jìn)

NO的還原反應(yīng)是有利的，但過高不利于抑制熱力型

NO的生成。返回目前二十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)（３）利用二次燃料的燃燒還原NO根據(jù)

NO的還原機(jī)理,對(duì)已經(jīng)生成的NO,利用某種合適的燃料（天然氣、生物質(zhì)以及超細(xì)煤粉等）作為NO的還原劑,噴人爐膛內(nèi)的合適位置,可以起到還原一部分NO的作用,同時(shí)，也作為鍋爐的一部分燃料在爐內(nèi)燃燒放熱。

返回目前二十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)

§3-3燃煤電廠鍋爐降低NOX排放的燃燒技術(shù)一、鍋爐燃燒運(yùn)行參數(shù)的改進(jìn)

(1)低過量空氣系數(shù)運(yùn)行

(2)降低燃燒器區(qū)域的火焰峰值溫度

(3)部分燃燒器運(yùn)行方式二、燃燒空氣分級(jí)技術(shù)

(一)空氣分級(jí)技術(shù)的基本原理和影響因素

(二)燃燒器上空氣分級(jí)的實(shí)現(xiàn)

1.直流燃燒器上的空氣分級(jí)

(1)同軸燃燒技術(shù)

(2)濃淡燃燒技術(shù)

2.旋流燃燒器空氣分級(jí)

(三)沿爐膛高度的空氣分級(jí)三、組織爐內(nèi)燃料分級(jí)再燃與還原NOx目前二十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)

在工程實(shí)踐中,爐內(nèi)降低

NO的燃燒技術(shù)措施需要體現(xiàn)抑制和還原

NO的基本策略，從合理組織燃燒的角度控制NO的排放。

具體的降低

N0排放的各種技術(shù)措施可歸為三個(gè)主要方面：鍋爐燃燒運(yùn)行參數(shù)的改進(jìn)，燃燒空氣分級(jí)技術(shù)，組織爐內(nèi)燃料分級(jí)燃燒。目前二十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)一、鍋爐燃燒運(yùn)行參數(shù)的改進(jìn)

這一類技術(shù)措施主要是對(duì)鍋爐燃燒裝置的運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行必要、合理的調(diào)整和改進(jìn)，具有簡單易行的特點(diǎn)，但此類技術(shù)NO措施降低幅度比較有限。（１）低過量空氣系數(shù)運(yùn)行低過量空氣系數(shù)運(yùn)行可以抑制

NO的生成量,對(duì)降低燃料型

NO尤其有效。同時(shí)

,降低鍋爐燃燒的總體過量空氣系數(shù)能降低鍋爐排煙損失。但是鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí),過量空氣條數(shù)過低會(huì)帶來若干運(yùn)行上的安全和經(jīng)濟(jì)性問題,比如受熱面結(jié)渣、金屬腐蝕、爐內(nèi)傳熱變化、汽溫特性變化以及飛灰可燃物增加等。

返回目前二十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(2)降低燃燒器區(qū)域的火焰峰值溫度

降低燃燒器區(qū)域的火焰峰值溫度可以抑制NO的生成量

,主要措施有以下兩種：燃燒器區(qū)域的煙氣再循環(huán) 將排煙中的一部分低溫?zé)煔猓ㄒ话阏伎偀煔饬康?/p>

10%以上

)直接送入爐膛燃燒器區(qū)域,或與燃燒用的空氣混合后送入爐膛

,因此火焰峰值溫度將有所降低

,使熱力型

NO減少。同時(shí)

,煙氣稀釋了燃燒空氣中的氧氣

,降低了局部的氧濃度

,也使燃料型NO降低。降低預(yù)熱空氣溫度 在燃燒氣體燃料的條件下,可以適當(dāng)降低預(yù)熱空氣溫度,起到降低火焰峰值溫度的作用,從而降低熱力型NO的生成量。對(duì)于燃煤鍋爐需要首先考慮煤粉干燥與著火等因素。返回目前二十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(3)部分燃燒器運(yùn)行方式（類似空氣分級(jí)）該運(yùn)行方式適用于燃燒器多層布置的鍋爐,在鍋爐正常運(yùn)行中,根據(jù)情況停投最上一層或兩層噴口的燃料供應(yīng)

,僅送入空氣

,將全部燃料集中從爐膛下部的燃燒器送入爐內(nèi),從而在下部的燃燒器區(qū)域?qū)崿F(xiàn)富燃料燃燒。上層送入的空氣形成分級(jí)燃燒,有利于減少熱力型

NO和燃料型NO的生成量。

返回目前三十頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)二、燃燒空氣分級(jí)技術(shù)

燃燒空氣分級(jí)技術(shù)是國內(nèi)外燃煤粉鍋爐上采用最廣泛、技術(shù)上比較成熟的低

NO燃燒的主流技術(shù)

,近年來在我國

300MW以上的電站鍋爐上均已經(jīng)得到采用,并取得了良好的效果。空氣分級(jí)技術(shù)分為燃燒器上的空氣分級(jí)和爐內(nèi)沿爐膛高度的空氣分級(jí)。返回目前三十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)1.基本原理空氣分級(jí)技術(shù)的指導(dǎo)思想是通過改進(jìn)燃燒器的設(shè)計(jì)或爐膛的配風(fēng)設(shè)計(jì)，合理分配和適時(shí)地送入燃燒各階段所需的空氣，在維持鍋爐總體過量空氣系數(shù)較低的基礎(chǔ)上，在主燃燒區(qū)域進(jìn)一步造成局部缺氧燃燒，創(chuàng)造抑制

NOx生成和有利于NOx還原的氣氛環(huán)境，在主燃燒區(qū)后則創(chuàng)造富氧燃燒區(qū)，以確保燃料的燃盡。在富燃料區(qū),燃料在缺氧條件下燃燒,其燃燒速度和燃燒溫度均降低,熱力型NOx減少,同時(shí),燃料中釋放的含氮中間產(chǎn)物HCN和NH3等,會(huì)將一部分NO還原成氮?dú)?因而抑制燃料型NO的生成。到了燃盡區(qū),燃料在富氧的條件下燃盡,雖然不可避免地有一部分殘留的氮會(huì)在燃盡區(qū)的富氧條件下氧化成NOx,但由于此區(qū)域的火焰溫度較低,N0生成量有限。因此,在空氣分級(jí)的條件下,總的NOx生成量是降低的。

（一）空氣分級(jí)技術(shù)的基本原理和影響因素

目前三十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)2.實(shí)施空氣分級(jí)技術(shù)的主要影響因素

空氣分級(jí)對(duì)鍋爐的燃燒帶來的不利影響因素有：飛灰可燃物含量可能增加,使燃燒效率降低

;燃燒器區(qū)域的富燃料所造成的還原氣氛環(huán)境有加劇水冷壁結(jié)渣和金屬高溫腐蝕的可能性

;由于火焰變長可能使?fàn)t膛出口煙溫升高,會(huì)對(duì)過熱汽溫和再熱汽溫特性帶來影響。

因此

,空氣分級(jí)燃燒的設(shè)計(jì)要在保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)降低

NO的排放。目前三十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)

在空氣分級(jí)燃燒的條件下,富燃料區(qū)的過量空氣系數(shù)是影響

NO生成濃度和飛灰可燃物含量的主要因素。對(duì)降低NO生成

,一般過量空氣系數(shù)為0.8左右后NO生成濃度變化很小。另外,對(duì)揮發(fā)分較高的煤種,空氣分級(jí)燃燒降低

NOx排放的效果比揮發(fā)分較低的煤種更明顯,而且高揮發(fā)分煤的最佳過量空氣系數(shù)略低于后者。對(duì)于飛灰可燃物而言,總存在過量空氣系數(shù)降低

,飛灰可燃物增加的規(guī)律

,并不存在一個(gè)最佳值。因此

,在實(shí)際運(yùn)行中

,應(yīng)綜合考慮

NO的降低和煤粉的燃盡率,以及可以采取的其它運(yùn)行措施

(比如提高煤粉的細(xì)度等)。返回目前三十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(二

)燃燒器上空氣分級(jí)的實(shí)現(xiàn)燃燒器的空氣分級(jí)是通過改進(jìn)傳統(tǒng)煤粉燃燒器的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)燃燒所需空氣的分級(jí)送入，從而在煤粉氣流火焰的局部區(qū)域造成缺氧燃燒環(huán)境。對(duì)于直流煤粉燃燒器和旋流煤粉燃燒器

,由于組織煤粉燃燒的方式不同

,因此所采用的空氣分級(jí)方式也不同。返回目前三十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)

1.直流燃燒器上的空氣分級(jí)直流燃燒器均采用四角布置切圓燃燒方式

,這種燃燒方式是我國電站鍋爐采用最多的一種傳統(tǒng)的煤粉燃燒方式。它在爐膛內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)的整體火焰

,有利于穩(wěn)定煤粉氣流的著火和強(qiáng)化后期混合

,具有結(jié)構(gòu)簡單

,操作方便

,燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)。此外

,四角切圓燃燒時(shí)

,爐內(nèi)火焰充滿較好

,火焰的峰值溫度較低,有利于減少

NOx的排放?；诳諝夥旨?jí)原理的低

NOx直流燃燒器技術(shù)包括同軸燃燒技術(shù)、濃淡煤粉燃燒技術(shù)兩類。返回目前三十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)（１）同軸燃燒技術(shù)同軸燃燒技術(shù)也叫同心圓燃燒技術(shù)或徑向空氣分級(jí)燃燒技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是將二次風(fēng)向外偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度,形成一個(gè)與一次風(fēng)同軸,但直徑較大的切圓。由于二次風(fēng)向外偏轉(zhuǎn)后,在煤粉氣流噴口出口處推遲了二次風(fēng)與一次風(fēng)的初期混合

,一次風(fēng)切圓形成缺氧燃燒的火球

,從而達(dá)到空氣分級(jí)送入煤粉燃燒火焰的目的，使NOx的排放量降低。同軸燃燒技術(shù)有兩種形式：一種是偏轉(zhuǎn)的二次風(fēng)切圓與一次風(fēng)切圓的旋轉(zhuǎn)方向相同，另一類則是將二次風(fēng)偏轉(zhuǎn)一定角度后，與一次風(fēng)形成同心反切園。目前三十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前三十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)第一種技術(shù)有加劇在爐內(nèi)整體旋轉(zhuǎn)動(dòng)量的趨勢，爐膛出口煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)要比第二種技術(shù)強(qiáng)，出口溫度偏差也較大。但該技術(shù)由于有利于形成水冷壁附近的氧化氣氛,可以減輕燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)焦和水冷壁管金屬高溫腐蝕。第二種技術(shù)由于一、二次風(fēng)切圓方向相反，使煤粉和空氣的混合加強(qiáng)，過量空氣系數(shù)可以適當(dāng)減小。同軸燃燒技術(shù)的關(guān)鍵是在于二次風(fēng)的偏轉(zhuǎn)角度,偏轉(zhuǎn)角度過大氮氧化物減排幅度增大，但飛灰可燃物含量也會(huì)增加

,合適的偏轉(zhuǎn)角度因煤種而異

,一般選擇在25度左右。目前三十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)返回目前四十頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)（2）濃淡煤粉燃燒技術(shù)濃淡煤粉燃燒技術(shù)是在燃燒器噴口前,將通常均勻的一次風(fēng)煤粉氣流刻意分離成兩股煤粉濃度不同的氣流，使射入爐膛的一部分燃料在空氣不足的條件下燃燒

,即處于富燃料燃燒;另一部分燃料在空氣過剩的條件下燃燒,即處于富空氣燃燒。濃淡燃燒時(shí)，燃料過濃的火焰部分因氧量不足,燃燒溫度不高,所以燃料型NO和熱力型NO均會(huì)減少。燃料過淡的火焰內(nèi)因空氣量過大,燃燒溫度也低,熱力型

NOx生成量也減少。因此

,濃淡燃燒的

NO生成量低于常規(guī)燃燒方式。目前四十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)

由于濃淡燃燒是采取在燃燒器噴口前對(duì)一次風(fēng)粉氣流進(jìn)行氣固分離的方法來實(shí)現(xiàn)在燃燒器出口區(qū)域的濃淡煤粉空氣氣流燃燒的,因此根據(jù)濃淡兩股煤粉氣流在燃燒器出口的相對(duì)位置不同,分為水平濃淡燃燒和垂直濃淡燃燒。目前四十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)在水平濃淡燃燒方式下，將濃相煤粉氣流噴入向火側(cè)

,稀相煤粉氣流噴入背火側(cè)。這一燃燒方式具有雙重降低

NO的特點(diǎn)

:一是燃燒器噴口出口處組織濃淡燃燒

,具有降低

NO生成量的條件

;二是濃相氣流在切圓向火側(cè)切向噴人爐內(nèi)

,形成內(nèi)側(cè)切圓富燃料燃燒

,屬于還原氣氛

,又進(jìn)一步降低了

NO的生成量

,稀相煤粉氣流在切圓的背火側(cè)切向噴人爐內(nèi)

,形成外側(cè)切圓。水平濃淡燃燒方式除創(chuàng)造了低

NOx排放的環(huán)境外

,還進(jìn)一步改善了著火條件

,燃燒穩(wěn)定,進(jìn)一步降低了飛灰可燃物含量;并可以維持水冷壁附近的氧化性氣氛

,對(duì)防止結(jié)焦和水冷壁管的金屬高溫腐蝕創(chuàng)造了有利的條件。水平濃淡燃燒目前四十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前四十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前四十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前四十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)哈工大水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器目前四十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前四十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前四十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)垂直濃淡燃燒垂直濃淡燃燒器是在垂直方向上形成濃淡燃燒，它除了具有降低

N0生成的功能外，還在燃燒器出口處設(shè)置不同形式的鈍體結(jié)構(gòu)。鈍體在燃燒器出口處形成一個(gè)穩(wěn)定的回流，回流區(qū)中的煙氣一方面使得初始段濃淡氣流分隔開來，而且，可以使煤粉火焰在較寬的負(fù)荷變化范圍內(nèi)維持穩(wěn)定。目前五十頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前五十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)CE公司W(wǎng)R直流式煤粉燃燒器目前五十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)返回目前五十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)２、旋流燃燒器空氣分級(jí)旋流燃燒器墻式燃燒是廣泛應(yīng)用于電站鍋爐的另一種燃燒方式，特別是大容量燃燒鍋爐中經(jīng)常采用旋流燃燒器對(duì)沖燃燒方式。傳統(tǒng)旋流燃燒器的特點(diǎn)是一次風(fēng)煤粉氣流以直流或旋流的方式進(jìn)入爐膛,二次風(fēng)從煤粉氣流的外側(cè)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入爐膛。射流的強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)使兩股氣流進(jìn)入爐膛后立即強(qiáng)烈混合,卷吸大量已著火的高溫?zé)煔?在著火段形成氧氣過量的燃燒區(qū)域，而且火焰短，放熱集中，易出現(xiàn)局部的火焰峰值區(qū)。所以

,傳統(tǒng)的旋流燃燒器比四角直流燃燒器的NOx排放量高得多。

目前五十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)為了降低傳統(tǒng)的旋流燃燒器的NO排放量

,需要在空氣分級(jí)上克服旋流燃燒器一、二次風(fēng)過早強(qiáng)烈混合的問題,使二次風(fēng)逐漸混入一次風(fēng)氣流

,實(shí)現(xiàn)沿燃燒器射流軸向的分級(jí)燃燒過程,避免形成高溫、富氧的局部環(huán)境。實(shí)際應(yīng)用的各種不同型式低

NOX

旋流燃燒器的結(jié)構(gòu)均主要是以雙調(diào)風(fēng)旋流煤粉燃燒器為基礎(chǔ)。雙調(diào)風(fēng)煤粉燃燒器的特點(diǎn)是在燃燒器的出口實(shí)現(xiàn)空氣逐漸混入煤粉氣流,合理地控制燃燒器區(qū)域空氣與燃料的混合過程,以阻止燃料氮轉(zhuǎn)化為NOx和熱力型NOx的生成量,同時(shí)又保證較高的燃燒效率。

目前五十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前五十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)典型的雙調(diào)風(fēng)燃燒器一次風(fēng)管的外圍設(shè)置了兩股二次風(fēng)

,即內(nèi)層二次風(fēng)和外層二次風(fēng)

(又稱三次風(fēng)

),分別由各自通道內(nèi)的調(diào)風(fēng)器控制其旋流強(qiáng)度，內(nèi)層二次風(fēng)的作用是促進(jìn)一次風(fēng)煤粉氣流的著火和穩(wěn)定火焰

,外層二次風(fēng)的作用是在火焰下游供風(fēng),以保證煤粉的燃盡。另外,旋轉(zhuǎn)的外二次風(fēng)卷吸的熱煙氣也能起到改善火焰穩(wěn)定性的作用。這一空氣分級(jí)方式可以將燃燒的不同區(qū)段控制在沿射流軸向的不同位置,適當(dāng)延遲燃燒過程，可降低火焰的峰值溫度和降低燃燒的強(qiáng)度,從而形成一個(gè)核心為富燃料

,四周為富氧的穩(wěn)定火焰。既有利于穩(wěn)定燃燒

,也有利于減少

NOx的排放。目前五十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前五十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)哈工大徑向濃淡旋流煤粉燃燒器1—爐墻2—直流二次風(fēng)通道3—旋流器4—旋流二次風(fēng)通道5—一次風(fēng)通道6—中心管7—點(diǎn)火裝置8—直流二次風(fēng)擋板9—煤粉濃縮器10—淡一次風(fēng)風(fēng)道11—濃一次風(fēng)風(fēng)道返回目前五十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)(三

)沿爐膛高度的空氣分級(jí)

該技術(shù)是在爐膛下部的整個(gè)燃燒區(qū)組織欠氧燃燒

,對(duì)直流燃燒器與旋流燃燒器燃燒鍋爐均可以采用。此時(shí)，大約

80%的理論空氣量從爐膛下部的燃燒器噴口送人

,使下部送入的風(fēng)量小于送入的燃料完全燃燒所需空氣量

,進(jìn)行富燃料燃燒。由于空氣不足

,可使燃料型

NOx降低

,同時(shí)

,燃燒器區(qū)域的火焰峰值溫度也較低

,局部的氧濃度也較低

,也會(huì)使熱力型

NOx的生成速率下降。其余約

20%的空氣從主燃燒器上部的燃盡風(fēng)

OFA(頂部風(fēng)、火上風(fēng))噴口送入,迅速與燃燒產(chǎn)物混合

,保證燃料的完全燃盡。上部燃盡風(fēng)可以與主燃燒器一體布置

,或與主燃燒器相隔一定距離獨(dú)立設(shè)置，或者二者相結(jié)合

。與同等條件下空氣不分級(jí)燃燒的燃燒器相比

,能減少20%~30%的NOx排放量,而且爐內(nèi)空氣分級(jí)比燃燒器上的空氣分級(jí)對(duì)降低NOx的效果要好。但僅采用爐內(nèi)沿爐膛高度方向空氣分級(jí)

,容易造成水冷壁結(jié)渣和腐蝕。如果同時(shí)結(jié)合同軸燃燒技術(shù)

,則降低NOx的效果和水冷壁的安全性會(huì)更好。目前六十頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)返回目前六十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)三、組織爐內(nèi)燃料分級(jí)再燃與還原NOx在爐膛內(nèi)采用燃料分級(jí)燃燒方式,就是通過合理組織燃料的再燃與還原NOx的過程,使已生成的部分N0發(fā)生還原反應(yīng)。通常,將燃燒所需燃料的80％左右經(jīng)主燃燒器送入主燃燒區(qū),大部分燃料在此燃燒放熱，并生成NO。其余20%左右的燃料作為還原燃料送入爐膛上部區(qū)域,再燃燃料在主燃燒區(qū)的下游形成高溫、富燃料的局部還原氣氛，同時(shí)再燃燃料氧化分解形成的烴類物質(zhì)（CHi)與氮類物質(zhì)先生成HCN、NH3，然后將大部分NO還原為N2。在鍋爐上部送入充分的空氣作為燃盡風(fēng)，在前面未然盡的燃料在此可以充分燃燒。

目前六十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前六十三頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前六十四頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前六十五頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)影響燃料再燃燒和還原NOx的因素主要包括再燃燃料的種類、含氮量、煤粉的粒度、燃料的反應(yīng)性、再燃燃料的比例、再燃區(qū)的位置和溫度、再燃區(qū)的過量空氣系數(shù)、再燃燃料的輸送介質(zhì)等方面，影響規(guī)律比較復(fù)雜。再燃燃料主要有天然氣、超細(xì)煤粉、生物質(zhì)燃料等。目前六十六頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前六十七頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)MitsubishiAdvancedCombustionTechnology目前六十八頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)目前六十九頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)§3-4

低NOX燃燒技術(shù)存在問題與對(duì)策容易發(fā)生的問題：較低溫度、較低氧量的燃燒環(huán)境勢必以犧牲燃燒效率為代價(jià)

,因此

,在不提高煤粉細(xì)度的情況下

,飛灰可燃物含量會(huì)有所增加

;由于在燃燒器區(qū)域欠氧燃燒

,爐膛壁面附近

CO含量增加

,具有引起水冷壁管金屬腐蝕的潛在可能性

;為了降低燃燒的溫度

,推遲燃燒過程

,在某些情況下

,可能會(huì)導(dǎo)致著火穩(wěn)定性下降和鍋爐低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性下降

;采取的大部分燃燒調(diào)整措施均可能使沿爐膛高度的溫度分布趨于平坦,使?fàn)t膛吸熱量發(fā)生不同程度的偏移

,可能會(huì)造成爐膛出口煙溫偏高。目前七十頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)解決的對(duì)策：采取多種先進(jìn)的低

N0x燃燒技術(shù)的合理組合方式

;加強(qiáng)各個(gè)燃燒器的風(fēng)粉配平、計(jì)量與運(yùn)行監(jiān)視工作

,這對(duì)普遍采用中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的現(xiàn)役電站鍋爐是比較容易實(shí)現(xiàn)的

;分別控制燃燒器區(qū)域和爐膛出口的過量空氣系數(shù);提高煤粉細(xì)度,以提高著火穩(wěn)定性和降低飛灰含碳量

,這對(duì)普遍采用筒式鋼球磨制粉系統(tǒng)的現(xiàn)役電站鍋爐是有利的

;注重監(jiān)視燃燒器區(qū)域爐壁附近的氧濃度

(維持

02>1%~2%))與

CO的濃度

(維持

CO<02%),以避免水冷壁管金屬發(fā)生腐蝕。返回目前七十一頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)§4-9

煙氣脫氮技術(shù)各種低NOx燃燒技術(shù)能較經(jīng)濟(jì)地降低燃煤鍋爐排放值，但一般只降低排放50%左右。據(jù)環(huán)保法對(duì)排放的要求，應(yīng)低于40%方可，故應(yīng)考慮燃燒后的煙氣脫硝處理技術(shù)。煙氣脫硝處理技術(shù)包括干法和濕法兩大類，已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用的主要是干法煙氣脫硝技術(shù)。干法煙氣脫硝技術(shù)又分為選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（NSCR）、選擇性無催化還原法（SNCR）、電子束照射法、活性炭法等。其中最主要的是選擇性催化還原法。目前七十二頁\總數(shù)八十二頁\編于十六點(diǎn)選擇性催化還原法（SCR