探究燃煤锅炉低NOx燃烧技术

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专业资料 低氮分级燃烧技术

一.低NOx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NOx的生成，又称低NOx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

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，有可能引起炉腐蚀和结渣，并降低燃烧效率

低NOx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NOX，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

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专业资料 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NOx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NOx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NOx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NOx。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。

浅谈如何降低Nox的排放

摘要：通过试验得知，在研究煤的热解气和部分气化生成气再燃均能较好的抑制NOx生成。抑制效果比空气分级燃烧效果更优,而解耦的燃烧方式抑制NOx生成的效果最为突出，其相对于传统的燃烧NOx的排放相比之下，降低了32%以上之多。而对于煤的种类来说，对各种燃烧方式降低NOx的程度也均有不同的影响,煤中单位里氮含量的燃料比(固定碳/挥发分)越大,煤的热解气和部分气化生成气再燃以及解耦燃烧方式下NOx的排放量相对就越高，相反则越低。在煤的部分气化生成气再燃烧方式中,部分氧化气化段的通氧量影响着NOx排放的效果,也就是说通氧量不同，NOx排放就不同。而当在氧气体积分数为8%～10%时的NOx生成量最低。

关键词：燃烧；Nox的生成；Nox的排放；气体再燃；煤

引言

随着我国经济的迅猛增长，以及电站、核电站等电力系统工业的飞速发展，燃烧煤所产生的NOx污染物也伴随着这些发展与日剧增。大气污染物之一就是氮氧化物。由于NOx的排放在煤的燃烧产物中所生成的比较复杂,且其对人类乃至整个生态系统所造成的危害极为严重,因此，对NOx排放过程中产生的排放量的控制，已经引起了全球性大范围内的普遍重视,很所国家甚至可以说，绝大多数国家和地区都制定了比较严格的限制NOx排放的标准及法律法规。而我们国家，也于1996年8月，开始实施并要求了电站锅炉NOx排放浓度小于等于650mg/Nm3的排放指标的规定。以此便不难看出，控制电站锅炉NOx的排放量是维护全球生态发展的首要任务，它是重中之重的，也是势在必行的。

锅炉燃烧的优化是最常见的方法，也是通常降低NOx排放的首选方法。燃烧优化通过锅炉燃烧器运行参数的调整是实现的,通过改变燃烧条件的方法，来降低Nox的排放，这种技术统称为低Nox燃烧技术。而在各式各样的降低Nox排放的技术中，低Nox燃烧技术采用最为广泛、也相对比较简单，更重要的是它最为经济并且效果最为明显。

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。

低氮燃烧介绍

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行性，必须正确组织空气分级燃烧过程。若用空气分级燃烧方法改造现有煤粉炉，应对前墙或前后墙布置燃烧器的原有炉膛进行改装，将顶层燃烧器改作"火上风"喷口，将原来由顶层燃烧器送入炉膛的煤粉中形成富燃料燃烧，从而NOx生成。可降低15－30%。新设计的锅炉可在燃烧器上方设"火上风"喷口。