低氮氧化物分级燃烧技术
大唐节能科技有限公司
2010年
公司简介
大唐节能科技有限公司是中国大唐集团为响应国家节约能源、发展循环经济、建设资源节约型、环境友好型社会的号召，而建立的科技公司之一。旨在通过在节能领域的技术研发、设备制造、项目开发、确保在技能领域技术资源的集中、专业化管理，利用科学技术优势和技术创新，把节能公司建设成为国内一流、国际领先的高科技型企业。
作为中国大唐集团科技创新体系中的一个重要组成部分
“大唐节能科技”的使命是组织、开发、推广：
节能环保新技术
新能源技术
电力行业高新技术
一. 氮氧化物的危害及排放标准
1.1氮氧化物的危害
在燃料的燃烧过程中，氮氧化物的生成是燃烧反应的一部份：燃烧生成的氮氧化物主要是NO和NO2，统称为NOx。大气中的NOx溶于水后会生成为硝酸雨，酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失，如:腐蚀建筑物和工业设备；破坏露天的文物古迹；损坏植物叶面，导致森林死亡；使湖泊中鱼虾死亡；破坏土壤成分，使农作物减产甚至死亡；饮用酸化物造成的地下水，对人体有害。同样的酸浓度下硝酸雨对树木和农作物的损害是硫酸雨的1倍。NOx还对人的身体健康有直接损害，NOx浓度越大其毒性越强，因为它易于动物血液中的血色素结合，造成血液缺氧而引起中枢神经麻痹。
NOx经太阳紫外线照射与汽车尾气中的碳氢化合物同时存在时，能生成一种浅蓝色的有毒物质硝基化合物会形成光化学烟雾。城市光化学烟雾是指含有碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物的城市大气，由于阳光辐射则发生化学反应所产生的生成物与反应物的特殊混合雾。光化学烟雾对人体有很大的刺激性和毒害作用。它刺激人的眼、鼻、气管和肺等器官，产生眼红流泪、气喘咳嗽等症状，长期慢性危害使肺机能减退、支气管发炎，甚至发展成癌。严重时可使人头晕胸痛，恶心呕吐，手足抽搐，血压下降，昏迷致死。光化学烟雾可导致成千上万人受害或死亡，还可使植物褪掉绿色、改变颜色，造成叶伤、叶落、花落和果落，直到减产或绝收。此外，还可使家畜发病率增高，使橡胶制品龟裂老化、腐蚀金属、损坏各种器物、材料和建筑物等。由于城市里氮氧化物和烃类排放量较大以及特有的气候条件，所以容易形成光化学烟雾。
1.2氮氧化物的排放标准
2000年，我国氮氧化物排放量约为1177万吨，其中约63%源于燃煤。按照目前的排放控制水平，到2020年我国氮氧化物排放量将达到2363一2914万吨，超过美国成为第一大氮氧化物排放国。控制氮氧化物排放的问题已是刻不容缓。
各时段火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度执行表1规定的限值。第三时段发电锅炉须预留烟气脱除氮氧化物装置空间。液态排渣煤粉炉执行Vdaf＜10％的氮氧化物排放浓度限值。
表1 火力发电锅炉氮氧化物最高允许排放浓度限值
氮氧化物最高允许排放浓度（mg/m3）时段第一时段第二时段第三时段
实施时间
2007年
5月1日2010年
1月1日
2007年
5月1日
2010年
1月1日
2007年5月1
日
燃煤锅炉
Vdaf＜10% 1300 1100 1100 900 900 10%≤Vdaf≤20%1100 800 650 600 600 Vdaf ＞20% 800 400 450 400 400
燃油锅炉650 400 200
燃气轮机
组燃油－－150 燃气－－80
排放单位转换表：
mg/Nm3ppm(NO
x ) ppm(SO
2
) g/GJ（煤）1b/106Btu(煤)
mg/Nm3 1 0.487 0.35 0.35 8.14×10-4
ppm(NO
x
) 2.05 1 0.718 1.67×10-3
ppm(SO
2
) 2.86 1 1 2.33×10-3 g/GJ（煤） 2.86 1.39 1 1 2.33×10-3
1b/106Btu(煤) 1230 598 430 430 1
二.低NO x优化燃烧技术的分类及比较
为了实现清洁燃烧，目前降低燃烧中NO、排放污染的技术措施可分为两大类：一类是炉内脱氮，另一类是尾部脱氮。
2.1炉内脱氮
炉内脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中NO x的生成，又称
低NO x燃烧技术，下表给出了现有几种典型炉内脱氮技术的比较。
表2
技术名称效果优点缺点
低氧燃烧根据原来运
行条件，最多
降低20%
投资最少导致飞灰含碳量增加
降低投入运行的燃烧器数目15%—30% 投资低，易于锅炉改装有引起炉内腐蚀和结渣
的可能，并导致飞灰含
碳量增加
空气分级燃烧（OFA）最多30% 投资低并不是对所有炉膛都适
用，有可能引起炉内腐
蚀和结渣，并降低燃烧
效率
低NO x燃烧器与空气分级
燃烧相结合
时可达60% 用于新的和改装的锅
炉，中等投资，有运行
经验
结构比常规燃烧器复杂.
烟气再循环（FGR）最多20% 能改善混合燃烧，中等
投资
增加再循环风机，使用
不广泛
燃料分级(再燃) 达到50% 适用于新的和改造现
有锅炉，可减少已形成
的NO X，中等投资
可能需要增加第二种燃
料，可能导致飞灰含碳
量增加，运行经验较少
2.2尾部脱氮
尾部脱氮又称烟气净化技术，即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附，从而降低NO x排放。烟气脱氮的处理方法可分为：催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。
催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将NO x还原为无害的N2。这种方法虽然投资和运转费用高，且需消耗氨和燃料，但由于对NO x效率很高，设备紧凑，故在国外得到了广泛应用，催化还原法可分为选择性非催化还原法和选择性催化还原法相比，设备简单、运转资金少，是一种有吸引力的技术。
液体吸收法是用水或者其他溶液吸收烟气中的NO x。该法工艺简单，能够以硝酸盐等形式回收N进行综合利用，但是吸收效率不高。
吸附法是用吸附剂对烟气中的NO x进行吸附，然后在一定条件下使被吸附的NO x脱附回收，同时吸附剂再生。此法的NO x脱除率非常高，并且能回收利
用。但一次性投资很高。
炉内脱氮与尾部脱氮相比，具有应用广泛、结构简单、经济有效等优点。表2中各种低NO x燃烧技术是降低燃煤锅炉NO x排放最主要也是比较成熟的技术措施。一般情况下，这些措施最多能达到50%的脱除率。当要进一步提高脱除率时，就要考虑采用尾部烟气脱氮的技术措施，SCR和SNCR法能大幅度地把NO x 排放量降低到200mg/m3，但它的设备昂贵、运行费用很高。
根据我国发展现状和当前经济实力还不雄厚的国情，以及相对宽松的国家标准CB13223一2003，在今后相当长一段时间内，我国更适合发展投资少、效果也比较显著的炉内脱氮技术。即使采用烟气净化技术，同时采用低NO x燃煤技术来控制燃烧过程NO x的产生，以尽可能降低化设备的运行和维护费用。
表2中各炉内脱氮技术又以燃料分级效率较高。燃料再燃技术是有效的降低NO x排放的措施，早在1980年日本的三菱公司就将天然气再燃技术应用于实际锅炉，NO x排放减少50%以上。美国能源部的“洁净煤技术”计划也包括再燃技术，其示范项目分别采用煤或天然气作为再燃燃料，NO x排放减少30%到70%。在日本、美国、欧洲再燃技术大量应用于新建电站锅炉和已有电站锅炉的改造，在商业运行中取得良好的环境效益和经济效益。在我国燃料再燃烧技术研究和应用起步较晚，主要是因为我国过去对环保的要求较低，另一方面则是出于技术经济上的考虑。进入90年代，我国严重缺电局面开始缓和，大气污染日益严重，1994年全国85个大中城市中NO x超标的城市就有30个，占35%。1998年对全国322个省控城市量监测结果分析，NO x年日平均值范围在0.006一0.152mg/m3，全国平均为0.037mg/m3，治理大气污染成为十分迫切的任务。随着环保要求的不断提高，研究适应我国国情的低成本的再燃低NO x燃烧技术具有良好的前景。
三.分级燃烧原理
抑制NOx 的生成可采取的措施有：
1.降低锅炉峰值温度,将燃烧区的煤粉量降低。
2.降低氧浓度（即降低过量空气系数），将部分二次风管堵住。
3.由于要保证锅炉的出力，可将部分煤粉和空气从锅炉上部投入，这样就控制了燃烧火焰中心区域助燃空气的数量，缩短燃烧产物在高温火焰区的停留时间，避免了高温和高氧浓度的同时存在。
4．在炉膛中设立再燃区，利用在主燃区中燃烧生成的烃根CHi 和未完全燃烧产物CO 、H2、C 和CnHm 等，将NO 的还原成N2。
如示意图1所示。
图1 分级燃烧原理图
将80%～85%的燃料送入主燃区,燃料在主燃区燃烧生成NOx ,15%～20%的燃料送入再燃区,再燃区过量空气系数小于1.0(α<1.0),具有很强的还原性气氛,在主燃区生成的NOx 被还原；再燃区不仅能够还原已经生成的NOx,而且还抑制了新的NOx 生成；在燃尽区供给一定量的空气(称为燃尽风),保证从再燃区出来的未完全燃烧产物燃尽。根据超细煤粉再燃低NOx 燃烧技术原理和前期的研究结果,将整个炉膛燃烧区划分为主燃区、再燃区和燃尽区。各区域出口过量空气系数目标值为：主燃区出口α=0.9～1.0,再燃区出口α=0.8～0.9,燃尽区出口α=1.167。锅炉主、再燃区均以锅炉实际燃用煤为燃料,燃料+空气→NO CO+O 2→CO 2 NO+CH i →N 2等 燃料+空气→NO
燃尽区 α=1.167
再燃区 α=0.8～0.9
主燃区 α=0.9～1 燃尽风
再燃燃料
一次燃料
一、二次风
主燃区燃烧80%～90%的浓煤粉,再燃区喷入10%～20%的超细化煤粉作为再燃燃料。
超细煤粉是指粒径小于43μm的煤粉,根据有关研究,这个尺度的煤粉有与雾化燃油相同的燃烧特性。在工程应用中,可以用浓淡分离器从常规煤粉中分离。
四．分级燃烧的技术特点
1.优异的低负荷不投油稳燃能力。
该设计的理念之一是建立煤粉早期浓缩着火，为此公司开发了高效浓淡分离装置、两层浓浓、淡淡一次风合用一层一次风室，中间完全分隔的一次风煤粉燃烧器、周界齿形的煤粉燃烧喷嘴，同时一次风煤粉反切射流技术，极大地提高锅炉的不投油低负荷稳燃能力。根据设计和校核煤种的着火特性，选用合适的煤粉浓缩比、煤粉喷嘴、和浓一次风反切角度，在煤种允许的变化范围内确保煤粉及时着火稳燃，并且燃烧器状态良好。
2.优异的煤粉高效燃尽、防结渣及高温腐蚀的特性
首先，高浓度煤粉的早期着火提高了燃烧效率；同时通过在炉膛的不同高度布置底部二次风、偏置二次风、上部OFA 和空间分离的S-OFA，将炉膛分成三个相对独立的部分：燃烧区，NOx还原区和燃尽区。在每个区域合理的控制各自的过量空气系数，这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数，在有效降低NOx 排放的同时能最大限度地提高燃烧效率；第三，通过燃烧器区域的刚性偏置二次风，在炉膛壁面附近形成低煤粉浓度的氧化区，避免了炉膛结渣和高温腐蚀的发生。第四，本技术将煤粉浓淡分离，所有浓一次风煤粉都布置在了燃烧区域下部，相当于提高了煤粉燃尽高度及NOx还原高度，有利于提高锅炉燃烧效率及降低NOx的排放水平。
3.超低的NOx燃烧排放特性
分级燃烧技术的最突出特点是超低NOx燃烧特性，在保证稳燃高
效的前提下，通过采用高效浓淡分离技术、空间燃烧分级技术、一次风逆向射流等手段不仅保证煤粉早着火，稳定燃烧，通过采用上下、左右可调燃尽风喷口技术，实现炉内按需供风和降低炉膛出口烟温偏差，更重要的是实现了锅炉超低NOx的燃烧排放。
4.优异的小油点火稳燃能力。
该设计采用公司经过了大量工业应用的煤粉气化小油燃烧点火技术，在第一层的浓、淡一次风的煤粉燃烧器中布置了小油点火装置，可以在锅炉冷态以及热态启动时完全不投入大油枪，极大地降低了锅炉的启动和在更低负荷下的稳燃油耗。
5.分离燃尽风SOAF还具有较好的降低炉膛出口烟温偏差特性
采用空间空气的分级燃烧技术不仅是降低NOx排放、提高煤粉燃尽率的重要手段，同时采用对SOFA的水平摆动调整，更有助于降低炉膛出口两侧烟温偏差而导致的过热器及再热器壁温偏差的作用
6. 五大技术特点保证锅炉改造后大幅提高锅炉运行经济性
CEE超低NOx燃烧技术无任何运行成本，它不仅实现锅炉的超低NOx排放，同时实现了锅炉高效稳燃、防结渣、防高温腐蚀、低负荷不投油稳燃、锅炉小油点火稳燃的特性，扩大了锅炉的煤种适应性等功能，在工业化应用中取得了优异的效果。
四、改造方案（烟煤）
下面以典型的300MW四角切圆燃烧锅炉为例介绍基于分级燃烧技术的CEE低氮燃烧技术：
整个燃烧系统的各喷嘴布置示意见图1所示。
图2 CEE燃烧技术的炉膛纵向空间图1. 锅炉燃烧系统各喷嘴布置示
燃烧组织示意图
图3 CEE燃烧技术的一室两层浓一次风煤粉燃烧器示意图
图4 CEE主燃烧器区域炉膛水平截面燃烧组织示意图
首先，采用在各煤粉管道中布置的的旋风分离器对一次风煤粉进行浓淡分离，两个浓浓、淡淡的一次风煤粉进入一个一次风室，构成一个一室两层的煤粉燃烧器。从下往上，一次风煤粉喷嘴依次为：两室四层浓浓一次风、一层浓淡一次风、两层淡淡一次风，见图1所示。
第二，将燃烧区域分成上下三个区域，下部为由两层四室浓一次风构成的主燃烧稳燃区，中部为两层四室的淡一次风构成的NOx还原区，顶部为由在主燃烧区上部布置的两层分离SOFA构成的燃尽区，见图2所示。
第三，在炉膛燃烧区域的水平截面，一次风喷嘴射流反切，在每层浓一次风喷嘴上部布置一层刚性的偏置二次风，这样构成了在炉膛中央的高浓度煤粉、高温、低氧的主燃烧区，在炉膛壁面附近构成了低煤粉浓度、低温、高过量空气系数的氧化区；同时SOFA燃尽风喷嘴反切，并可水平、上下摆动，调节炉膛出口火焰温度和避免炉膛出口两侧烟温偏差，见图2、图4、图5所示。
第四，一次风煤粉燃烧器采用齿形低NOx煤粉喷嘴,见图6所示。该结构类似于WR宽调节比燃烧器，但采用了本公司的摆动配合结构，减少了煤粉喷嘴的周界风设计，而在煤粉喷嘴上下两侧各增加了一层二次风，见图2所示。
第五，在最下层的浓一次风和淡一次风燃烧器布置小油点火装置，以保证冷热态锅炉启动的少油点火启动，以及实现锅炉非正常的超低负荷(低于的30%MCR)的节油稳燃。
五、CEE超低NOx燃烧系统技术特点
CEE技术的最突出特点是超低NOx燃烧特性，在保证稳燃高效的前提下，通过采用高效浓淡分离技术、空间燃烧分级技术、一次风逆向射流等手段不仅保证煤粉早着火，稳定燃烧，通过采用上下、左右可调燃尽风喷口技术，实现炉内按需供风和降低炉膛出口烟温偏差，更重要的是实现了锅炉超低NOx的燃烧排放。它包含了两大核心技术特点：
（一）、纵向空间的三区分布
在距主燃烧器区顶部约3米以上，布布置了三层SOFA燃尽风，约占总风量的25%左右，它首先保证了主燃烧器区与高位燃尽风之间有足够的还原高度，是降低燃料型及热力型NOx的主要手段；同时，所有燃尽风喷口均设计为可上下左右摆动喷口，实现按需靶向送风及调整锅炉出口烟温偏差。
将主燃烧区分成上下两个浓淡燃烧空间，对于300MW锅炉的五层煤粉燃烧器，下部布置两室四层的浓一次风煤粉低NOx齿形燃烧器，中间为第三室的浓淡上下分离低NOx齿形煤粉燃烧器，上部为两室四层的淡一次风煤粉低NOx齿形燃烧器，上下四室八层的浓、淡煤粉喷嘴都可以分层独立调节。一次风煤粉全部采用公司开发的管道型高效低阻力旋风分离器，分离后浓淡比为8：2（质量浓度比），阻力约200Pa 左右。
这样在主燃烧区域，构成的下部四层浓煤粉燃烧器组成具有高着火稳燃特性的主燃烧区，保证占锅炉80%左右的煤粉的下部整体集中布置，对着火燃尽有利，运行时通过调整可以适当降低此区域的过量空气系数，此区域炉温达到较高水平，在缺氧的状态下，NOx还原物大量析出，进入主燃烧区上部，还原已生成的NOx，运行时此区域过量空气系数在1.0左右，保证锅炉炉膛主燃烧区足够高的温度水平。
该技术在炉膛纵向空间上构成了大空间尺度的燃料上下浓淡分级燃烧、空气分级燃烧特性，对于降低煤粉燃烧的燃料型NOx形成和热力型NOx形成具有极其明显的效果。
（二）、燃烧区域水平截面的两区分布
在主燃烧区域，本技术将所有浓、淡一次风射流采用反切布置，同时在两层一次风之间，布置一层刚性偏置二次风射流，其余主燃烧器二次风维持原切圆射流角度不变。
该设计，在炉膛水平截面上形成了特性截然不同的中心区与近壁区燃烧空间分布。浓、淡一次风反切使一次风煤粉气流逆向冲进上游来的高温烟气，使煤粉在此区域着火燃烧，对稳燃及燃尽相当有利。有利于在炉膛主燃烧器区域组织一个高煤粉浓度、高温、低氧的燃烧
核心区。同时，在较低的过量空气系数下，燃料型NOx的生成会得到有效抑制，较低的燃烧温度可在根本上抑制温度型NOx的产生，从而达到炉内燃烧低NOx的目标。
六、CEE超低NOx燃烧系统技术改造指标
1.锅炉额定负荷下，锅炉的效率大于94%，飞灰含碳量小于2%；
2.锅炉额定负荷下，锅炉NOx排放量为150～180 mg/Nm3；在BMCR
负荷下，NOx排放量低于180mg/Nm3；
3.相比于改造前，锅炉启动的节油率达到80%以上；
4.炉膛不结渣，无高温腐蚀情况发生；
5.锅炉最低不投油稳燃负荷为35%MCR;
6.炉膛出口两侧烟温偏差减小15℃，各受热面受热均匀，受热
面壁温正常；
7.一次风煤粉燃烧器更换寿命4年以上；
七、业绩简介
单位名称机组容量改造时间改造效果
张家口电厂300MW 2010年9月180mg/Nm3
太原二热300MW 正在设计
湘潭电厂600MW 正在设计
焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制 钟英飞 燃气在焦炉立火道燃烧时会产生氮氧化物(NO x )，氮氧化物通常多指NO 和NO 2 的混合物，大气中的氮氧化物破坏臭氧层，造成酸雨，污染环境。上世纪80代中期，发达国家就视其为有害气体，提出了控制排放标准。目前发达国家 控制标准基本上是氮氧化物（废气中O 2 含量折算至5％时），用焦炉煤气加热的 质量浓度以NO x 计不大于500mg/m3,用贫煤气（混合煤气）加热的质量浓度不大于 350mg/m3(170ppm) 。 随着我国经济的快速发展，对焦炉排放氮氧化物的危害也日益重视，并准备制订排放控制标准。本文将对氮氧化物在焦炉燃烧过程中的形成机理及控制 措施进行论述。研究表明，在燃烧生成的NO x 中，NO占95%, NO 2 为5％左右，在 大气中NO缓慢转化为NO 2，故在探讨NO x 形成机理时，主要研究NO的形成机理。 焦炉燃烧过程中生成氮氧化物的形成机理有3种类型：一是温度热力型NO;二是碳氢燃料快速型NO;三是含N组分燃料型NO。也有资料将前两种合称温度型NO。 1 温度热力型NO形成机理及控制 燃烧过程中，空气带入的氮被氧化为NO N 2+O 2 = 2NO NO的生成由如下一组链式反应来说明，其中原子氧主要来源于高温下O 2 的离解： O+N 2 = NO+N N+O 2 = NO+O 由于原子氧和氮分子反应，需要很大的活化能，所以在燃料燃烧前和燃烧火焰中不会生成大量的NO，只有在燃烧火焰的下游高温区（从理论上说，只有火焰的下游才积聚了全部的热焓而使该处温度最高，燃烧火焰前部与中部都不 是高温区），才能发生O 2 的离解，也才能生成NO。
低氮燃烧器 沙角B电厂锅炉低氮燃烧器改造技术交流会 会议纪要 编号：ZLZ/KZP/ZHS/21/00 时间：2019年4月19日10：00 ~11：00 4月20日10：00 ~12：00， 13：00~16：20 地点：行政楼二楼会议室 主持人：朱林忠 与会者：集团：李凌阳 电厂：王鼎斐、陈德雄、李新强、匡真平、朱兴根、郑群华、黄忠明、李国洪、周华松 ABT：单杰锋等2人 国电龙高科（哈尔滨工业大学）：孙悦、孙绍增、李争起等 中节环立为：熊亚东等 会议纪要: 4月19日在行政楼二楼会议室与国电龙高科（哈工大）工程人员进行技术交流，会议由电厂总工程师朱林忠主持。 龙高科提出在投标前为了更多地了解掌握B厂燃烧器数据，需要对燃烧器着火温度状况进行在线测试，希望临时拆除部分燃烧器中心筒部件。 经讨论，电厂同意临时拆除1号炉RA1、RA3燃烧器油枪，用于着火距离的测量。由效率部协调，机械、运行、策划安排配合。 4月20日在行政楼二楼会议室举行了电厂锅炉低氮燃烧器改造交流会，参与技术交流会的三家低氮燃烧器改造专业公司分别是ABT公司、国电龙高科（哈工大）、中节环立为（武汉）能源技术有限公司，现将会议有关内容纪要如下： 一、 ABT公司 1.1 ABT低NOx燃烧器技术特点： · 采用剧烈燃烧方式降低污染物、未燃尽碳、CO和结渣； · 剧烈燃烧，高亮度火焰，近着火点，喉部着火；
· 提高火焰稳定性和低负荷稳燃能力； · 依靠燃烧器降低NOx，炉膛不深度分级。 1.2采用煤粉平衡器减少燃烧器内部煤粉和空气的不均匀，控制煤粉管道间以及不同燃烧器 之间煤粉和空气的分布。 1.3 燃尽风可设置可调喷口，可不更换水冷壁管子。 1.4 ABT对利港电厂项目作了介绍。利港电厂#1炉采用ABT提供的燃烧系统，改造后满负荷 下NOx排放由改造前的约1200 mg/Nm3下降至约400 mg/Nm3，对锅炉两侧金属温度偏差降低也有一定作用，飞灰含碳量有所升高。 二、哈工大--北京国电龙高科环境工程有限公司 2.1哈工大（中心给粉）径向浓淡旋流煤粉燃烧技术特点: · 径向浓淡分离一次风。在一次风喷口之前管道内，采用经过详细研究和优化煤粉浓缩装置。煤粉与气流惯性分离，形成浓、淡煤粉气流浓度偏析，浓煤粉内层送入高温回流区燃烧。采用多通道双调风二次风布置。 · 浓淡燃烧器具有一次风着火早、火焰稳定性强特点，与燃尽风供入相配合，对于改造锅炉 将使炉膛火焰燃烧中心适中,主燃烧器区上部采用高位燃尽风喷口，高速气流喷出方式采用中心直流风和外层旋流风组合的方式。调整两种风比例，可有效控制燃尽风和炉内气流混合均匀度，减少炉膛左右侧出口烟温偏差，有效控制出口烟温。 2.2 燃尽风喷口布置原则：煤粉颗粒由主燃区至燃尽区需大于最小停留时间；同时考虑现场布 置条件，确定距离燃烧器最上层燃烧器中心距离。 2.3哈工大技术人员针对我厂的燃煤状况、燃烧器运行状况和NOx排放规律，对锅炉进行了燃 烧调整和下层燃烧器回流区温度测量，并对实验数据进行分析、归纳，得出现燃烧器的运行和NOx排放规律，认为二号炉改造存在超温、飞灰含碳量高的问题主要是燃烧着火延迟，导致火焰上移。 2.4哈工大介绍了改造业绩情况
低氮分级燃烧技术 一.低NO x优化燃烧技术的分类及比较 为了实现清洁燃烧，目前降低燃烧中NO、排放污染的技术措施可分为两大类：一类是炉脱氮，另一类是尾部脱氮。 1.1炉脱氮 炉脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中NO x的生成，又称低NO x 燃烧技术，下表给出了现有几种典型炉脱氮技术的比较。 表2
1.2尾部脱氮 尾部脱氮又称烟气净化技术，即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附，从而降低NO x排放。烟气脱氮的处理方法可分为：催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。 催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将NO x还原为无害的N2。这种方法虽然投资和运转费用高，且需消耗氨和燃料，但由于对NO x效率很高，设备紧凑，故在国外得到了广泛应用，催化还原法可分为选择性非催化还原法和选择性催化还原法相比，设备简单、运转资金少，是一种有吸引力的技术。 液体吸收法是用水或者其他溶液吸收烟气中的NO x。该法工艺简单，能够以硝酸盐等形式回收N进行综合利用，但是吸收效率不高。 吸附法是用吸附剂对烟气中的NO x进行吸附，然后在一定条件下使被吸附的NO x脱附回收，同时吸附剂再生。此法的NO x脱除率非常高，并且能回收利用。但一次性投资很高。 炉脱氮与尾部脱氮相比，具有应用广泛、结构简单、经济有效等优点。表2中各种低NO x燃烧技术是降低燃煤锅炉NO x排放最主要也是比较成熟的技术措施。一般情况下，这些措施最多能达到50%的脱除率。当要进一步提高脱除率时，就要考虑采用尾部烟气脱氮的技术措施，SCR和SNCR法能大幅度地把NO x排放量降低到200mg/m3，但它的设备昂贵、运行费用很高。 根据我国发展现状和当前经济实力还不雄厚的国情，以及相对宽松的国家标准CB13223一2003，在今后相当长一段时间，我国更适合发展投资少、效果也比较显著的炉脱氮技术。即使采用烟气净化技术，同时采用低NO x燃煤技术来控制燃烧过程NO x的产生，以尽可能降低化设备的运行和维护费用。
焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制 燃气在焦炉立火道燃烧时会产生氮氧化物(NOx)，氮氧化物通常多指NO和NO2的混合物，大气中的氮氧化物破坏臭氧层，造成酸雨，污染环境。上世纪80代中期，发达国家就视其为有害气体，提出了控制排放标准。目前发达国家控制标准基本上是氮氧化物（废气中O2含量折算至5％时），用焦炉煤气加热的质量浓度以NOx计不大于500mg/m3,用贫煤气（混合煤气）加热的质量浓度不大于350mg/m3(170ppm) 。 随着我国经济的快速发展，对焦炉排放氮氧化物的危害也日益重视，并准备制订排放控制标准。本文将对氮氧化物在焦炉燃烧过程中的形成机理及控制措施进行论述。研究表明，在燃烧生成的NOx中，NO占95%, NO2为5％左右，在大气中NO缓慢转化为NO2，故在探讨NOx形成机理时，主要研究NO的形成机理。焦炉燃烧过程中生成氮氧化物的形成机理有3种类型：一是温度热力型NO;二是碳氢燃料快速型NO;三是含N组分燃料型NO。也有资料将前两种合称温度型NO。 1 温度热力型NO形成机理及控制 燃烧过程中，空气带入的氮被氧化为NO N2+O2 = 2NO NO的生成由如下一组链式反应来说明，其中原子氧主要来源于
高温下O2的离解： O+N2 = NO+N N+O2 = NO+O 由于原子氧和氮分子反应，需要很大的活化能，所以在燃料燃烧前和燃烧火焰中不会生成大量的NO，只有在燃烧火焰的下游高温区（从理论上说，只有火焰的下游才积聚了全部的热焓而使该处温度最高，燃烧火焰前部与中部都不是高温区），才能发生O2的离解，也才能生成NO。 关于燃烧高温区的温度，综合有关资料，选择以《炼焦炉中气体的流动和传热》的论述为依据，当α = 1.1，空气预热到1100℃时。焦炉煤气的理论燃烧温度为2350℃；高炉煤气理论燃烧温度为2150℃。一般认为，实际燃烧温度要低于此值，实际燃烧温度介于理论燃烧温度和测定的火道砌体温度之间。如测定的火道温度不小于1350℃，则焦炉煤气的实际燃烧温度不小于1850℃，而贫煤气不小于1750℃。 《大气污染控制工程》中对NOx的生成机理及控制有所论述，并列出了NOx的生成量和燃烧温度关系图表2-5。该图表显示，气体燃料燃烧温度一般在1600～1850℃之间，燃烧温度稍有增减，其温度热力型NO生成量增减幅度较大（这种关系在有关焦炉废气中NOx 浓度与火道温度之关系中也表现明显。有资料表明，火道温度1300～1350℃，温度±10℃时，则NOx量为±30mg/m3左右）。燃烧温度对温度热力型NO生成有决定性的作用，当燃烧温度低于1350℃时，
氮氧化物废气的处理
氮氧化物废气的处理 姓名：贺佳萌 学号：1505110107 专业班级：应化1101 指导老师：曾冬铭
氮氧化物的来源 天然（5×108t/a）： 自然界细菌分解土壤和海 洋中有机物而生成 人类活动（ 5×107t/a ）： 1.工业污染 ?主要是由于在工业生产过程中(特别是在石油化工企业)燃烧化石燃料而产生的，它主要包括二部分： ?一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体污染物，如化工厂及煤制气厂； ?二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物； 2.生活污染 主要是指城镇居民、机关和服务性行业，因做饭、取暖、沐浴等生活需 要，燃烧矿物质燃料而向大气排放的氮氧化合物等污染物质，是大气污 染的有害气体产生的主要来源之一 3.交通污染 主要来自两个方面： ?一是汽车、火车、轮船和飞机等交通工具在运动过程中排放的一氧化碳、氮氧化合物等； ?二是在原料运输过程中．由于某些原料的泄漏及直接向空排放而造成的污染 氮氧化物的危害 1.腐蚀作用 氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质，对绝大多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化。 2.对人体的毒害作用 它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸,破坏血液中血红蛋白，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化学烟雾，能使人的眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡 3.对植物的危害 一氧化氮不会引起植物叶片斑害，但能抑制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发育，降低产量。如长期处于2—3ppm的高浓度下，就会使植物产生急性受害 4.对环境的污染
新疆黑山煤炭化工有限责任公司煤气发电项目2×65t/h锅炉低氮燃烧器及管路系统 技 术 协 议 买(需)方： 卖(供)方：
二O一五年八月
目录 一、总则 (1) 二、供货范围、设计界限及设备性能介绍 (4) 三、技术资料及交付进度 (15) 四、进度 (15) 五、包装和运输 (16) 六、监造、检查和性能验收试验 (16) 七、技术服务 (16) 八、安装、调试和验收方案 (17) 九、质量保证及售后服务承诺 (18) 十、其它 (19)
技术协议 **有限公司(以下简称“买方”)与(以下简称“卖方”) 就新疆黑山煤炭化工有限责任公司兰炭尾气发电工程2×65t/h锅炉低氮燃烧器及管路的设计、制造、供货与技术服务相关事宜，经双方代表充分友好协商，达成以下技术协议。 一、总则 1.1本技术协议按锅炉相关技术参数及要求编写。 1.1.1燃烧系统设计能保证大于20%负荷时，低氮燃烧器不发生回火、 脱火、灭火事故。确保不发生煤气燃爆事故，不会造成停炉。 1.1.2低氮燃烧器设计能确保在各种工况下能稳定燃烧，并具有防止 回火功能。 1.1.3点火系统实现程控及安全联锁。 1.1.4为保证燃烧安全，留有火焰检测装置接口，配置有完备的火检 设备，并与煤气管道上的快速切断阀形成联锁控制，保证锅炉的 安全。 1.1.5低氮燃烧器喷嘴的使用寿命不低于设备经安装试验合格后三 年，且便于检修。 1.1.6低氮燃烧器在热态运行下，其调节装置不受热膨胀的影响而产 生卡涩现象，应灵活可靠。 的措施。 1.1.7低氮燃烧器的设计、布置考虑降低燃烧中产生NO X 1.1.8点火器装置在出厂前成套调试合格，并提供证明文件。 1.1.9就地安装柜及阀门均要求防爆。 1.1.10必须有同类产品运行业绩或型式试验证书。 1.2本技术协议中规定了最低限度的技术要求，并未规定所有的技术要求和 适用的标准，卖方将提供一套满足本技术协议和所列标准要求的高质 量产品及其相应服务。产品必须同时满足国家关于安全、环境保护的 强制性标准和规范要求。 1.3供方须执行本协议所列标准。有矛盾时，按较高标准执行。卖方在设备 设计和制造中所涉及的各项规程、规范和标准必须遵循现行最新版本 的标准。
回转窑用燃烧器 作者:单位: [2007-9-3] 关键字:回转窑-燃烧器 摘要:燃烧技术，由于它对熟料质量有着决定性的影响，所以它是水泥制造过程敏感的区域之一。燃烧器技术进展从使用一根普通管子这种非常简单的喷射系统开始，延续到现代的多燃料、多通道、低NOx燃烧器。在这个技术发展过程中燃烧器制造者的任务有了很大的变化。特别是替代燃料的使用对燃烧器的设计有着持久的影响。本报告试图为用户特定的应用选择合适的燃烧系统时提供一些帮助。 历史 第一代回转窑燃烧器是喷射磨细燃料和／或天然气，无外加燃烧空气的普通管子。在上世纪80年代常应用三通道燃烧器来燃烧传统的燃料(煤、天然气、重油)(见图1)。这种燃烧器通过外层轴向一次风通道和燃料通道里的径向一次风通道之间的一次风的分布，使火焰得到较好的调节。这样达到了燃烧空气同燃料的良好混合，氧气进到了火焰中心。然而，由于燃料的快速点燃，伴随着高的火焰温度(这是藉助于火焰中心的供氧)，排放出大量的氮氧化物，这是这种燃烧器的缺点。 由于污染物排放限值的不断降低和降低单位热耗要求的提出，尽可能降低一次风需求量的任务被提出来了。这一发展造成了低氮氧化物燃烧器的产生，它们部分地也是从使用锅炉燃烧器技术的经验中引进来的。两个一次风通道(轴向风和径向风)被布置在供燃料通道外边，一次风的总量减少到4％-6％(图2)。 选择合适的窑头燃烧器 现在的窑头燃烧器主要都是按照燃烧煤／石油焦炭和其它替代燃料设计和改进的。有些制造厂家(表1)生产的燃烧器有很多不同的喷咀系统，他们已经在这个行业中确立了地位。
在选择一种合适的窑头燃烧器时，一般应当记住这些准则： a．火焰形状的可调节性应适应窑的生产和燃料的种类； b．氮氧化物的排放行为； c．对传统燃料的适应性； d．对市售代用燃料的适应性； e．代用燃料的替代程度； f．确保在每种火焰形状调节时燃烧器都能得到冷却； g．燃烧器在耐火绝热材料和磨蚀方面的可靠性； h．生产费用和维护费用。 目前，现代燃烧器系统正清晰地向着研发高推力的燃烧器方向发展。这主要是受一次风出口的几何形状的影响。以下将对不同燃烧器制造商在一次风推力的引进、火焰的调节和在燃烧器中烧不同的代用燃料的喷射系统进行比较。 F．L_史密斯(FLS)Duoflex燃烧器(图3) a．火焰形状的可调节性 火焰形状是通过传统一次风(轴向风和径向风)的供风量和中心管(包括煤粉通道)相对风通道的轴向位移来进行调节的。轴向风和径向风是用调节器进行调节的。所有两股气流(轴向风和径向风)在它们离开燃烧器之前混合在一起，并以一股混合的一次风流从环形一次风喷咀喷出。为了产生一支细长的火焰，设计把重点放在不分散的一次风喷出上。提供一次风的风机，其额定压力通常至少为250mbar。 b．关于氮氧化物的排放行为 低氮氧化物设计方案试图达到低氮氧化物的排放。当使用代用燃料时，一次风率可设定高达15％，但通常设定为10％。 c．对传统燃料的适应性
低氮燃烧的原理
氮氧化物的生成与温度有密切的关系，一般火焰温度越高，氮氧化物的生成越多，反之亦然，这也是流化床炉得以环保的原因之一。低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心；淡相在外，贴近水冷壁。浓相在内着火时，火焰温度相对较高，但是氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相对较低，故氮氧化物的生成也不会很多。 根据氮氧化合物生成机理，影响氮氧化合物生成量的因素主要有火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停留时间和煤的特性，而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面：降低火焰温度，防止局部高温；降低过量空气系数和氧浓度，使煤粉在缺氧的条件下燃烧。 简介：用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。 关键字：燃烧条件 NOx NOx燃烧技术低NOx燃烧器 用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。 目前主要有以下几种： 1 低过量空气燃烧
使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制NOx的生成。这是一种最简单的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15－20%。但如炉内氧浓度过低（3%以下），会造成浓度急剧增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时，应选取最合理的过量空气系数。 2 空气分级燃烧 基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70－75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α＜1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在这一燃烧中的生成量。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA（over fire air）――称为"火上风"喷口送入炉膛，与第一级燃烧区在"贫氧燃烧"条件下所产生的烟气混合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分两级供入炉内，故称为空气分级燃烧法。 这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内的过量空气系数越小，抑制NOx的生成效果越好，但不完全燃烧产物越多，导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此为保证既能减少NOx的排放，又保证锅炉燃烧的经济性和可*性，必须正确组织空气分级燃烧过程。
低氮燃烧器运行调整探讨 0绪论 根据锅炉烟气氮氧化合物生成机理，影响氮氧化合物生成量的因素主要有火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停留时间和煤的特性，而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面：降低火焰温度，防止局部高温；降低过量空气系数和氧浓度，使煤粉在缺氧的条件下燃烧。 在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。目前主要有以下几种形式：低过量空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环。空气分级低氮燃烧技术是目前应用最广泛的低NOx燃烧技术，其主要原理是将燃烧所需的部分空气，一般称之为“分离燃尽风（SOFA）”，从炉膛上部送入，使锅炉的主燃烧器区域处于还原性气氛并在主燃烧器与SOFA燃烧器之间形成一段“还原区”，抑制NOx的生成并还原已生成的NOx，降低锅炉氮氧化物的排放。采用空气分级低NOx燃烧技术改造之后，炉膛的温度场分布将会发生较大变化，主要表现为主燃区温度降低，火焰中心上移。我公司低氮燃烧器改造也主要采用了空气分级技术。1低氮燃烧器对锅炉运行的影响 从很多电厂低氮燃烧器改造情况来看，普遍存在汽温（尤其是再热汽温）偏低，飞灰可燃物偏大的情况。主要受影响因素是锅炉的设
计情况及燃用煤质。通过燃烧调整、二次风配比、SOFA风配比，部分厂汽温参数基本达到了设计值，飞灰可燃物有明显降低。 低氮燃烧器改造后，炉内温度场的变化将会对炉膛出口烟温及汽温特性产生较大影响。这主要表现在以下两个方面： 1）纯从燃烧角度来讲，锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造之后，燃烧延迟，火焰中心上移，炉膛出口烟温上升，锅炉的过热汽温、再热汽温上升。 2）锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造之后，主燃区的温度下降较多，炉内温度分布更加均匀。水冷壁的沾污结渣情况会有很大改善，炉内水冷壁吸热增强，炉膛出口烟温下降，锅炉的过热汽温、再热汽温下降。 锅炉低氮燃烧改造之后的汽温特性变化情况主要受以上两个因素影响，哪个因素的影响占主导地位主要取决于锅炉的设计情况及燃用煤质情况。 从各厂空气分级低氮燃烧器运行情况来看，采用设计煤种，随着分离燃尽风（SOFA）风量的增加，主燃区过量空气系数降低，过热器温升、再热器温升均有较大增加。 2我公司低氮燃烧器的运行调整 我公司低氮燃烧器投运以来，主要问题有汽温偏低及甲乙侧汽温偏差大、飞灰可燃物偏大。从运行调整情况来看，建议从以下方面考虑：
对燃气燃烧产生氮氧化物污染的控制与清除 1002班樊森彬 20100241 摘要：燃气燃料燃烧过程中，为了满足环保要求，最复杂的问题就是如何降低氮氧化物的生 成量。当采用高温预热空气时，一方面可使单位燃耗降低，从而污染物排放量相应减少；另方面可使局部火焰温度升高而使NOx 生成的燃烧方式，一是采用烟气再循环燃烧法；二是采用两段式燃烧法；或者二者结合起来。本文就针对于燃气燃烧产生氮氧化物生成因素进行分析，以达到控制与降低氮氧化物生成量的目的。 关键词：燃气燃烧，氮氧化物，环保 正文：1、氮氧化物的性质与危害 氮氧化物是常见的空气污染物，通常指一氧化氮和二氧化氮，常以N02表示。一氧化氮是一种无色无味的气体，微溶于水。在空气中能迅速变为二氧化氮。二氧化氮有刺激性，在室温下为红棕色，具有较强的腐蚀性和氧化性，易溶于水，在阳光作用下能形成NO及03。 在氮氧化物高污染区(空气中氮氧化物质量浓度约在0.20mg／m3)儿童肺功能和呼吸系统疾病发病率均相对较高。国外调查表明，使用煤气家庭患有呼吸系统症状和疾病的儿童比例增加，且儿童肺功能明显降低。氮氧化物对人体产生危害作用的阈质量浓度为0.31～0.62mg／m3。 2、氮氧化物生成机理 烟气中的NOx主要是NO，约占90％左右，排入大气后部分再氧化成NO2，故研究NOx的生成机理，主要是研究NO的生成机理。NO的生成形式有燃料型、温度型和快速温度型三种。燃烧过程生成的NO，主要是温度型NO(T—NO)，还有一部分快速温度型NO(P—NO)，亦称瞬时NO。 T—NO生成机理：T—NO是空气中的氮气和氧气在高温下生成的，其生成机理是由前苏联科学家Zeldvich于1964年提出的。当燃气和空气的混合气燃烧时，生成NO的主要反应过程如下： N2+O＝NO+N N+O2=NO+O⑵ 按化学反应动力学方程和Zeldvich的实验结果，NO的生成速度可以表示为： ⑶ 式中：[NO]，[N2]，[O2]-NO，N2，O2的浓度(gmol/cm2) t一时间(s) T一反应绝对温度(K) R一通用气体常数(J／gmol．K) 对氧气浓度大，燃料少的预混合火焰，用(3)式计算的NO生成量，其计算结果与实际结果相当一致。但在小于化学当量比，即燃料过浓时，还存在下述反应：N+OH=NO+H 从(3)式可知，NO生成速度与T、[N2]、[O2]有关，由于燃气在空气中燃烧时，氮气浓度变
氮氧化物的生成与温度有密切的关系，一般火焰温度越高，氮氧化物的生成越多，反之亦然，这也是流化床炉得以环保的原因之一。低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心；淡相在外，贴近水冷壁。浓相在内着火时，火焰温度相对较高，但是氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相对较低，故氮氧化物的生成也不会很多。 根据氮氧化合物生成机理，影响氮氧化合物生成量的因素主要有火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停留时间和煤的特性，而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面：降低火焰温度，防止局部高温；降低过量空气系数和氧浓度，使煤粉在缺氧的条件下燃烧。 简介：用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。 关键字：燃烧条件NOx燃烧技术低NOx燃烧器 用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。
目前主要有以下几种： 1 低过量空气燃烧 使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制NOx的生成。这是一种最简单的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15－20%。但如炉内氧浓度过低（3%以下），会造成浓度急剧增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时，应选取最合理的过量空气系数。 2 空气分级燃烧 基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70－75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α＜1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在这一燃烧中的生成量。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA（over fire air）――称为"火上风"喷口送入炉膛，与第一级燃烧区在"贫氧燃烧"条件下所产生的烟气混合，在α＞1
低氮燃烧器改造的优缺点 近年来，有燃烧器厂家使用，炉膛下部缺氧燃烧，上部燃尽风补氧的方式。通过对该燃烧器的使用，有几点结论与大家分享一下：优点：1、低负荷燃烧平稳。因为减少了下部风量，使燃料在低浓度燃烧时，也非常平稳。甚至可以做到40%负荷稳定燃烧。2、低负荷时，炉膛火焰充满度较好。水冷壁吸热均匀。3、由于拉伸了燃烧区域，减弱了部分燃烧强度，在一定时间内，抑制了NOx的形成。缺点：1、由于减弱了下部炉膛的进风量，使下二次风的托扶能力减弱，排渣量增加，排渣含碳量增加。尤其是高负荷时。2、由于减弱了下部炉膛的进风，使风的刚性减弱，燃烧区域扩大，高负荷时，容易出现水冷壁结焦。3、由于炉膛下部缺氧燃烧，产生大量还原性气体，使灰熔点降低，甚至造成冷渣斗都有结焦的现象。4、由于燃烧区域的拉伸，在高负荷时期，会造成过热器超温，减温水量不足的现象。严重时，甚至造成屏过结焦。5、由于大量还原性气体和燃烧区域的扩大，使水冷壁中下部结焦严重，因脱焦造成的灭火、爆燃、损坏捞渣机现象都有发生。6、由于高负荷时的结焦影响了水冷壁吸热，使炉膛下部温度上升，而燃尽风由于位置只能对炉膛上部的烟气进行冷却，而对下部炉膛温度毫无影响，因此炉膛下部NOx的产生随着结焦而增加，高负荷持续时间越长，减少NOx的效果就越小，甚至超出原有NOx量。 7、炉膛下部燃烧挥发分，上部燃烧焦炭的理论，和煤粉燃烧“挥发份析出→挥发份燃烧→焦炭燃烧→表壳灰分剥离，挥发分随着表壳灰分的剥离不断析出”的理论不相符。因此，高负荷时，大量煤粉的燃
烧时间拉长，未完全燃烧的煤粉被带入烟道。造成飞灰含碳量增加。 8、由于燃尽风位置，使大量的送风在离开炉膛都未参加燃烧，而这部分热风也是从空预器吸收了大量热量的，因此会造成排烟温度过低的现象。尤其是在低负荷时。
低氮燃烧技术 1 水泥窑炉系统NO X形成机理大致介绍 2 现有低氮燃烧技术大致介绍 3 低氮燃烧技术的效果 4 改变燃料物化性能 5 提高生料易烧性 6、新型干法水泥应对脱硝的相应措施 1、水泥窑炉系统NO X形成机理大致介绍 1.1NO X的生成机理 窑炉内产生的NO X主要有三种形式，高温下N2与O2反应生成的热力型NO X、燃料中的固定氮生成的燃料型NO X、低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的瞬时型NO X. 1.2热力型NO X：由于是燃烧反应的高温使得空气中的N2与O2直接反应而产生的，以煤为主要燃料的系统中，热力型NO X为辅。 一般燃烧过程中N2的含量变化不大，根据泽里多维奇机理，影响热力型NOX 生成量的主要因素有温度、氧含量、和反应时间。 热力型NOX产生过程是强的吸热反应，温度成为热力型NOX生成最显著影响因素。研究显示，温度在1500K以下时，NO生成速度很小，几乎不生成热力型NO，1800K以下时，NO生成量极少，大于1800K时，NO生成速度每100K约增加6-7倍。 温度在1500K以上时，NO2会快速分解为NO，在小于1500K时，NO将转变为NO2,一般废气中NO2占NO X的5-10%，排入大气中NO最终生成NO2，所以在计算环境影响量时，还是以NO2来计算。 可以说，窑炉内的温度及燃烧火焰的最高温度是影响热力型NO X生成量的一个重要指标，也最终决定了热力型NO X的最大生成量。因此，在窑炉设计中，尽量降低窑炉内的温度并减少可能产生的高温区域，特别是流场变化等原因而产生的局部高温区。燃烧器设计中，要具备相对均匀的燃烧区域来保证燃料的燃烧，降低火焰的最高温度。这些都是有效降低热力型NO X的有效办法。
NOX形成机理,如何控制NOX浓度 1、NOx的危害： 氮氧化物（NOx）是重要的空气污染物质，其产生的途径为燃烧火焰在高温下氮气与氧气的化合，以及燃料中的氮成分在燃烧时氧化而成。氮氧化物的环境危害有二种，在阳光的催化作用下，氮氧化物易与碳氢化物光化反应，造成光雾及臭氧之二次空气污染;此外氮氧化物也易与水气结合成为含有硝酸成分的酸雨。 2、NOx生成机理和特点 2.1 NOx生成机理 在NOx中，一氧化氮约占90％以上，二氧化氮占5％~10％，产生机理一般分为如下3种： （1）热力型NOx，燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇(ZELDOVICH)反应式表示，即 O2+N→2O+N, O+N2→NO+N, N+O2→NO+O 在高温下总生成式为 N2+O2→2NO, NO+0.5O2→NO2 随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1 500 ℃时,NO的生成量很少,而当T>1 500 ℃时,T每增加100 ℃,反应速率增大6~7倍。 （2）快速型NOx，快速型NOx是1971年FENIMORE通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx，由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx，其形成时间只需要60 ms，所生成的NOx与炉膛压力的0.5次方成正比,与温度的关系不大。
（3）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物,在燃烧过程中进行热分解,继而进一步氧化而生成NOx。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600~800 ℃时就会生成燃料型NOx。在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N，CN，HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化和焦炭中剩余氮的氧化两部分组成。 2.2 NOx生成特点 在这3种途径中,快速型NOx所占的比例不到5%，在温度低于1300℃时,几乎没有热力型NOx。对常规燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。由NOx的生成机理可以看出，NOx的生成及破坏与以下因素有关：⑴煤的燃烧方式、燃烧工况,其生成量依赖于燃烧温度水平；⑵煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量等； ⑶炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CHi的含量；⑷燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。 3、降低NOx的主要控制技术 降低NOx排放措施分为一级脱氮技术和二级脱氮技术。一级脱氮技术主要是采用低NOx 燃烧器以及通过燃烧优化调整，有效控制NOx的产生，从源头上减少NOx生成量；二级脱氮技术则是利用各种措施,尽可能减少已生成NOx的排放，属于烟气脱硝范畴，目前主要有两种成熟技术选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）。 3.1、级脱氮技术 3.1.1、气分级 3.1.1.1、根据NOx的生成机理，燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。当过量空气系数α<1，燃烧区处于“缺氧燃烧”状态时,抑制NOx的生成量有明显效果[6]。根据这一原理，将燃料的燃烧过程分阶段完成，把供给燃烧区的空气量减少到全部燃
氮氧化物的计算方法 燃烧产生的氮氧化物根实际燃烧条件关系密切，所以要准确估算是非常困难的。如果条件允许，尽量类比具备可比性同类型项目实测数据;在无实测情况下最好查阅相关书籍或相关研究成果计算方式，根据相关条件选择相近情况公式的计算结果准确率稍高，而且符合导则要求可找到依据出处;切记别拍脑袋。以下几种方法供大家参考。 传统方法 第一种方法: 《环境统计手册》-方品贤中的计算方法(第99和100页)和国家环保总局《关于排污费征收核定有关工作的通知》(环发[2003]64号)中氮氧化物的计算方法上述方法是一 产生10m3烟气。致的，假设了燃烧1kg煤 GNOx=1.63×B×(N×β+0.000938) 氮氧化物排放量，kg; GNOx— B–消耗的燃煤(油)量，kg; N–燃料中的含氮量，%;《环境保护实用数据手册》-胡名操和《环境统计手册》-方品贤统计数据一致。取0.85%。 β—燃料中氮的转化率，%。取70% 计算燃烧1t煤产生氮氧化物量为18.64kg。 第二种方法:根据N守恒，计算公式为:G,B×N/14×a×46 其中:G—预测年二氧化氮排放量; N—煤的氮含量(,)，取0.85,; a—氮氧化物转化为二氧化氮的效率(%)，取70%。
B—燃煤量。 计算燃烧1t煤氮氧化物产生量为19.55 kg。 第三种方法: 按照《环境保护实用数据手册》-胡名操中相关统计数据，工业锅炉燃烧1t煤产生的氮氧化物为9.08kg(第65页，表2-51);用烟煤作燃料，选锅炉铺撇式加煤产生的氮氧化物为7.5kg(第66页，表2-53);用无烟煤作燃料的锅炉燃烧，选可移动炉蓖产生的氮氧化物产生量为5kg(第67页，表2-57);美国典型的燃烧烟煤小型工业锅炉的氮氧化物7.5kg(第68页，表2-60)。 第四种计算方法: 采用《产排污系数手册》第十册:按燃烧1t煤来计算: 烟煤-层燃炉:2.94kg;285.7mg/m3;(第240页) 锅炉燃烧氮氧化物排放量 燃料燃烧生成的氮氧化物量可用下式核算: GNOx,1.63B(β?n+10,6Vy?CNOx) 式中:GNOx ~燃料燃烧生成的氮氧化物(以NO2计)量(kg); ); B ~煤或重油消耗量(kg β ~燃烧氮向燃料型NO的转变率(%)，与燃料含氮量n有关。普通燃烧条件下，燃煤层燃炉为25~50%(n?0.4%)，燃油锅炉为32~40%，煤粉炉取20~25%; n ~燃料中氮的含量(%); Vy ~燃料生成的烟气量(Nm3,kg); CNOx ~温度型NO浓度(mg,Nm3)，通常取70ppm，即93.8mg,Nm3。 固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范,试行,,HJ/T 373-2007, 中核定氮氧化物排放量 5.3.5 核定氮氧化物排放量
低氮燃烧技术 Last revision date: 13 December 2020.
? 低NOx燃烧技术简介 一概述： 用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。 二低NOx燃烧技术方法： 1、空气分级燃烧 空气分级法是将燃烧用的空气分阶段送入，进行“缺氧燃烧”和“富氧燃尽”，使其避开温度过高和大过剩空气系数同时出现，降低NOx的生成。 在“缺氧燃烧”阶段，由于氧气浓度较低，燃料的燃烧速度和温度降低，抑制了热力型NOx生成；由于不能完全燃烧，部分中间产物如HCN和NH3会将部分已生成的NOx还原成N2，从而抑制了燃料NOx的排放；然后在将燃烧所需空气的剩下部分以二次风形式送入，即“富氧燃尽”阶段，虽然空气量多，但此阶段的温度已经降低，新生成的NOx量十分有限，因此总体上NOx的排放量明显减少。 2、燃料分级燃烧 燃料分级法是把燃料分为两股或多股燃料流，这些燃料流经过三个燃烧区发生燃烧反应。 把80%-85%的燃料送入主燃烧区进行富氧燃烧，余下15%-20%经主燃烧器上部送入再燃烧区，在空气系数小于1的条件下进行缺氧燃烧，主燃烧区产生的NOx被还原，从而减少NOx的排放量；为减少不完全燃烧需加空气进行燃尽。 3、烟气再循环燃烧 烟气再循环法是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉膛，或渗入一次或二次风中，降低氧浓度、火焰温度，使NOx的生成受到抑制，降低NOx的排放。 将部分低温烟气直接送入炉内或与空气(一次风或与二次风)混合后送入炉内，因烟气的吸热和对氧浓度的稀释作用，会降低燃烧速度和炉内温度，因而减少了热力型NOx。 三低NOx燃烧器 根据上述低NOx燃烧技术，我公司引进开发出以下型号的低NOx燃烧器： 1、HDRB型低NOx燃烧器； 2、HHT-NR型低NOx燃烧器； 3、HXCL型低NOx燃烧器； 4、HWS型低NOx燃烧器；
海螺白马山低氮分级燃烧技术脱氮效率达30% 纯阅读来源：安徽海螺集团白马山水泥厂崔少俊发布日期：2015-01-20 通过对缩口尺寸、撒料板角度、分解炉燃烧器角度、新增三次风管尺寸等关键部位数据进行技改后，经过分级燃烧脱氮和精细化操作的摸索，现生产线产量稳定，质量受控，脱氮效率达到30％以上，达到了明显的环保减排目的。 摘要：通过对缩口尺寸、撒料板角度、分解炉燃烧器角度、新增三次风管尺寸等关键部位数据进行技改后，经过分级燃烧脱氮和精细化操作的摸索，现生产线产量稳定，质量受控，脱氮效率达到30％以上，达到了明显的环保减排目的。 0 前言 为响应《国家环境保护“十二五”规划》中把氮氧化物降低10％的“十二五”目标值，2012年12月26日，海螺(295.04元/吨，-0.14%)集团白马山水泥厂5000t／d生产线脱氮技改项目正式启动，于2013年1月11日改造结束。 技改前，我公司参与了优化设计；技改过程中，则进行实时跟踪监控，严格按图纸施工，以确保技改后缩口尺寸、撒料板角
度、分解炉燃烧器角度、新增三次风管尺寸等关键部位数据与图纸相符合。技改后，经过分级燃烧脱氮和精细化操作的摸索，现生产线产量稳定，质量受控，脱氮效率达到30％以上，达到了明显的环保减排目的。 1 技改方案 白马山5000t／d新型干法线的窑尾系统采用了GDC预热分解系统。如何保持和发挥CDC预热分解的优势，同时又充分满足低氮分级燃烧的需求，成为技改的关键。图1为CDC分解炉脱氮改造示意图。 水泥熟料生产过程中，燃料燃烧产生的NOx，主要由燃料型NOx、热力型NOx，两种类型。其中燃料型NOx是由燃料和原料中的氮氧化物反应生成；热力型NOx主要是由在温度高于1 500℃时，空气中的N2和O2反应而生成。回转窑中烧成带火焰温度高达1 500℃以上，除产生燃料型NO X外，大量助燃空气中的氮在高温下被氧化产生大量的热力型NOx。分解炉
低氮燃烧技术 Prepared on 24 November 2020
燃煤锅炉的低NO x燃烧技术NO x是对N2O、NO2、NO、N2O5以及PAN等氮氧化物的统称。在煤的燃 烧过程中，NO x生成物主要是NO和NO2，其中尤以NO是最为重要。实验表明，常规燃煤锅炉中NO生成量占NO x总量的90%以上，NO2只是在高温烟气 在急速冷却时由部分NO转化生成的。N2O之所以引起关注，是由于其在低温 燃烧的流化床锅炉中有较高的排放量，同是与地球变暖现象有关，对于N2O的生成和抑制的内容我们将结合流化床燃烧技术进行介绍。 因此在本章的讨论中，NO x即可以理解为NO和NO2。 一、燃煤锅炉NO x的生成机理 根据NO x中氮的来源及生成途径，燃煤锅炉中NO x的生成机理可以分为三类：即热力型、燃料型和快速型，在这三者中，又以燃料型为主。它们各自的生成量和炉膛温度的关系如图3-1所示。试验表明，燃煤过程生成的NO x中NO 占总量的90%，NO2只占5%～10%。 1、热力型NO x 热力型NO x是参与燃烧的空气中的氮在高温下氧化产生的，其生成过程是 一个不分支的链式反应，又称为捷里多维奇（Zeldovich）机理 →(3-1) O O2 2 O+ + → N N NO (3-2) 2 → N+ + NO O O (3-3) 2 如考虑下列反应 → +(3-4) N+ OH NO H 则称为扩大的捷里多维奇机理。由于N≡N三键键能很高，因此空气中的氮非常稳定，在室温下，几乎没有NO x生成。但随着温度的升高，根据阿仑尼乌斯（Arrhenius）定律，化学反应速率按指数规律迅速增加。实验表明，当温度超 过1200℃时，已经有少量的NO x生成，在超过1500℃后，温度每增加100℃，反应速率将增加6～7倍，NO x的生成量也有明显的增加，如图3-1所示。 但总体上来说，热力型NO x的反应速度要比燃烧反应慢，而且温度对其生 成起着决定性的影响。对于煤的燃烧过程，通常热力型NO x不是主要的，可以
氮氧化物的产生无非三个途径： 1)热力型NOX:是空气中氮在高温(1 400℃以上)下氧化产生; 2)快速型NOX:是由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx; 3)燃料型NOX:是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx,称为燃料型NOx。 一、在燃用挥发分较高的烟煤时,燃料型NOX含量较多,快速型NOX极少。燃料型NOX是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NOX,燃料中氮并非全部转变为NOX,它存在一个转换率,降低此转换率,控制NOX排放总量,可采取: (1)减少燃烧的过量空气系数; (2)控制燃料与空气的前期混合; (3)提高入炉的局部燃料浓度。 二、热力型NOx:是燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOX,产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性;然后是高的氧浓度,要减少热力型NOX的生成,可采取: (1)减少燃烧最高温度区域范围; (2)降低锅炉燃烧的峰值温度; (3)降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度。 具体来说,就是在保证锅炉燃烧安全的前提下,采取以下措施来减少氮氧化物的生成: 低过量空气燃烧 使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行,随着烟气中过量氧的减少,可以抑制NOX的生成。这是一种最简单的降低NOX排放的方法。一般可降低NOX排放15~20%。但如炉内氧浓度过低(3%以下),会增加化学不完全燃烧热损失,引起飞灰含碳量增加,使锅炉燃烧效率下降。因此,在锅炉运行时,应选取最合理的过量空气系数。 以上哪个理论也不粘到佛山工厂的边，因为我们的炉温只有800度，我们烟气的氧含量确实较高，但一直是9～15%，以往没有，现在却就有；即使是鼓风大、烟气氧含量较高引起，但消除这个因素也只能形成25%的下降空间。或许煤有问题。 南海燕京啤酒同样的锅炉烟气氧含量只有8%，炉温有上千度，他们的氮氧化物的浓度也只有100多，看看我们只有找上海四方锅炉厂。 靠我们自己可能解决不了问题。 高科