電廠煤粉鍋爐的低氮燃燒如何優(yōu)化

　　燃煤污染已成為中國(guó)最大的大氣污染源。燃煤電廠的氮氧化物排放問(wèn)題更為突出。通過(guò)燃燒調(diào)節(jié)和煙氣脫氮減少氮氧化物排放已成為當(dāng)前電廠減排的主要技術(shù)手段，接下來(lái)小編簡(jiǎn)單介紹一篇優(yōu)秀燃煤論文。

　　能源與環(huán)境是制約人類發(fā)展的重要問(wèn)題。兼顧能源工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要，是中國(guó)這樣一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。由于電廠長(zhǎng)期燃燒高水分褐煤，以及煤種煤質(zhì)不穩(wěn)定等多重原因，導(dǎo)致鍋爐燃燒排放氮氧化物值一直很高，因此，控制氮氧化物的排放量是迫切需要完成的工作。這需要采用良好的爐內(nèi)低氮燃燒方式，抑制氮氧化物的生成。在鍋爐的尾部煙道加裝脫硝裝置，把粉煤燃燒形成的氮氧化物轉(zhuǎn)化成無(wú)害的氮?dú)夂陀杏玫牡�肥�?/p>

　　1.國(guó)內(nèi)外氮氧化物的控制現(xiàn)狀

　　目前國(guó)內(nèi)外控制氮氧化物排放的主要技術(shù)可分為燃燒前、燃燒中和燃燒后脫硝。燃燒前脫硝難度大、成本高、處理程序較復(fù)雜，應(yīng)用較少，尚需開(kāi)展更多研究。燃中脫硝是指抑制氮氧化物在燃燒過(guò)程中的生成量，主要包括空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒、低過(guò)量空氣燃燒和低氮氧化物燃燒器。根據(jù)的生成機(jī)理減少氮氧化物生成量的方法主要有三種，即降低反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧的濃度、縮短燃料在高溫區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間、控制燃燒區(qū)溫度。燃燒后脫硝是指把燃燒生成的氮氧化物通過(guò)一定方法還原成為氮?dú)�，分干法和濕法兩種，干法有選擇性催化還原、選擇性非催化還原、非選擇性催化還原、活性炭吸附法、分子篩、聯(lián)合脫硫脫硝方法及等離子體法等;濕法分別有采用水、酸、堿液吸收法、吸收還原法和氧化吸收法等。燃燒后脫硝由于技術(shù)成熟性、投資成本、脫硝效率及運(yùn)行操作等原因在火電廠應(yīng)用較多的是SCR、SNCR技術(shù)，但數(shù)SCR技術(shù)。

　　2.氮氧化物形成機(jī)理與控制原理

　　2.1煤燃燒過(guò)程中的氮氧化物形成機(jī)理

　　一般的燃煤鍋爐燃燒溫度下，煤燃燒生成的氮氧化物中，一氧化氮占90%以上，氧化氮占5%～10%，而一氧化二氮只占1% 左右。因此控制氮氧化物的產(chǎn)生，主要就是抑制一氧化氮和二氧化氮的生成。煤粉燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物三種類型�？諝庵械牡�?dú)獗桓邷匮趸�而生成的熱力型氮氧化物、燃料中的含氮化合物在燃燒過(guò)程中發(fā)生熱分解繼而進(jìn)一步氧化生成的燃料型氮氧化物以及空氣中的氮與燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)反應(yīng)而生成的速度型氮氧化物。煤粉在燃燒的過(guò)程中，氮氧化物的產(chǎn)生量與燃燒方式及燃燒條件的關(guān)系最為密切。煤種品質(zhì)，如燃料煤中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和煤粉中的揮發(fā)分等;爐內(nèi)燃燒溫度;過(guò)�？諝庖蜃�α;煤粉以及燃燒產(chǎn)物在爐內(nèi)高溫燃燒區(qū)的停留時(shí)間;煙氣中氧氣、氮?dú)狻�烴類、氮?dú)浠�合物及一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。根據(jù)燃燒試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，燃燒溫度以及燃燒中的氧氣的供應(yīng)量對(duì)氮氧化物的生成起主要的作用，即在劇烈的燃燒氧化反應(yīng)下，燃燒溫度和過(guò)�？諝庖蜃邮且种频�氧化物成的主要因素。

　　2.2空氣分級(jí)燃燒技術(shù)

　　在煤粉鍋爐中，燃燒室的燃燒溫度不超過(guò)1400 ℃，從熱力型氮氧化物形成機(jī)制來(lái)看，該條件下熱力型氮氧化物的生成量很少，抑制燃料型氮氧化物的生成才是控制氮氧化物的主要手段。燃燒過(guò)程分為三個(gè)階段，即燃料的預(yù)熱階段、著火階段和燃料氣化結(jié)束后固體剩余物的燃盡階段。在煤粉的著火階段，由于燃料發(fā)生劇烈氧化，燃燒溫度迅速提高，燃料因熱解而產(chǎn)生大量的揮發(fā)分，容易快速生成燃料型氮氧化物。此時(shí)若氧氣富余，根據(jù)氮氧化物形成機(jī)理，燃料中的氮將迅速轉(zhuǎn)化成一氧化氮; 若氧氣供應(yīng)不足，則氮?dú)獾男纬傻玫綇?qiáng)化，從而抑制了一氧化氮的形成。爐內(nèi)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)就是根據(jù)這一原理，通過(guò)改變送風(fēng)方式，控制鍋爐內(nèi)空氣的分布，使得過(guò)�？諝庖蜃�α小于1，煤粉在著火階段處于缺氧狀態(tài)，在燃燒器出口和燃燒中心區(qū)域形成還原性氣氛，從而降低氮氧化物的生成量，未燃盡的炭粒則在爐膛上部的燃盡區(qū)與燃盡風(fēng)混合并完全燃燒，其中燃盡風(fēng)由主燃空氣分流而來(lái)，并通過(guò)爐膛上部的燃盡風(fēng)噴口噴入燃盡區(qū)。

　　3.低氮燃燒技術(shù)改造技術(shù)方案的選擇

　　3.1燃燒器型式選擇

　　對(duì)于低氮燃燒改造方案，燃燒器型式的選擇是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。總體來(lái)講，是被廣泛應(yīng)用的燃燒器型式，主要集中在水平濃淡燃燒器和垂直濃淡燃燒器這兩大類。水平濃淡燃燒器能實(shí)現(xiàn)水平方向的煤粉濃淡分離，具有射流偏向爐膛中心、徑向卷吸能力強(qiáng)、“風(fēng)包煤”效果明顯等特點(diǎn);垂直濃淡燃燒器能實(shí)現(xiàn)垂直方向的煤粉濃淡分離，在燃燒組垂直方向布置上，可實(shí)現(xiàn)“濃濃-淡淡-濃濃”的布置方式，能夠形成燃燒區(qū)宏觀的濃淡分離效果。對(duì)于燃燒器型式的選擇，還要注意濃淡分離效果。以及合理的分離比例與相關(guān)參數(shù)，是確保低氮燃燒的關(guān)鍵所在。

　　3.2邊界風(fēng)的設(shè)置

　　由于電廠鍋爐大多屬于四角切圓燃燒方式，且燃燒煤種多有變化，應(yīng)考慮設(shè)置邊界風(fēng)，使得水冷壁區(qū)域的煤粉濃度得到有效降低，氧濃度提高到最大，有利于提高水冷壁的氧化性氣氛，防止火焰多度吹向水冷壁，弱化水冷壁結(jié)焦傾向。水平濃淡燃燒方式，能設(shè)計(jì)采用偏置周界風(fēng)，而對(duì)于垂直濃淡燃燒方式，常常設(shè)計(jì)采用附壁射流貼壁風(fēng)。二者在設(shè)置邊界風(fēng)的理念中，都充分考慮水冷壁結(jié)焦弱化的思想。邊界風(fēng)的設(shè)置涉及邊界風(fēng)噴口尺寸、邊界風(fēng)風(fēng)速與風(fēng)率等參數(shù)，同時(shí)還要考慮邊界風(fēng)與燃燒器噴口的匹配等問(wèn)題。

　　3.3 OFA噴口選擇及SOFA風(fēng)設(shè)計(jì)

　　原有鍋爐燃燒系統(tǒng)中常常設(shè)OFA噴口，能否利舊使用，也是低氮燃燒技術(shù)改造過(guò)程中要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問(wèn)題。主燃燒器上層 OFA 噴口常常反切，以削弱爐膛氣流旋轉(zhuǎn)，減小爐膛出口煙溫偏差，效果較為明顯。如果原 OFA 噴口尺寸、以及風(fēng)速風(fēng)量設(shè)置與低氮燃燒技術(shù)改造方案有沖突的情況，也可將其封堵或改造利用。將較大比例的二次風(fēng)(SOFA)布置在燃燒器的上部，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒的空氣分級(jí)燃燒技術(shù)，不僅能夠控制氮氧化物的生成，同時(shí)能夠保證爐膛燃盡區(qū)進(jìn)一步完全燃燒從而降低飛灰可燃物的含量，維持鍋爐燃燒效率。SOFA 風(fēng)的存在，在于形成燃盡區(qū)。燃盡區(qū)的位置與大小是 SOFA 風(fēng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，SOFA 噴口標(biāo)高、SOFA 噴口組數(shù)與層數(shù)、SOFA 風(fēng)風(fēng)速與風(fēng)量比例等參數(shù)應(yīng)該被設(shè)計(jì)者重點(diǎn)考慮。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，國(guó)內(nèi)電廠能源利用現(xiàn)狀和鍋爐煤粉燃燒產(chǎn)生的氮氧化物排放情況不容樂(lè)觀，電廠管理者應(yīng)該明確氮氧化物排放的危害和控制排放的重要性。對(duì)電廠鍋爐低氮燃燒技術(shù)改造方案應(yīng)該再三斟酌，充分考慮方案選擇過(guò)程中需要考慮的眾多因素，從而確保電廠達(dá)到氮氧化物排放量最低的效果。 [科]

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]胡蔭平.電站鍋爐手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.260～365.

　　[2]劉永江，高正平，韓義，等.燃煤機(jī)組低NO燃燒技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，29(5)：94～97.

　　[3]森康夫.燃燒污染與環(huán)境保護(hù)[M].蔡銳彬，盧振雄，譯.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1989：221-228.

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