低氮燃烧技术的应用.docx

1、低氮燃烧技术的应用低氮燃烧技术的应用低氮燃烧技术在南化公司 #1锅炉上的应用武汉燃控科技热能工程有限公司 彭良才我国能源结构中7080%由煤的燃烧提供，每燃烧一吨煤，就要产生530kg 氮氧化物。目前我国现役煤粉锅炉排烟中的 NOX的浓度范围在6001200mg/rh,每100亿kWh的火力发电量约排放3.98.8万吨的NOx NOx是大气的主要污染 物之一。为满足国家对NOx排放浓度的控制要求，中国石化南化公司对锅炉进 行低氮燃烧技术改造，实现锅炉超低 NOx排放的同时实现锅炉高效稳燃、防结 焦、防高温腐蚀及低负荷不投油稳燃等。1.锅炉概况锅炉为单锅筒、自然循环、集中下降管、“n”布置固态排

2、渣炉。锅炉前部 为炉膛，四周布满膜式水冷壁。炉膛出口布置屏式过热器，水平烟道装设了两 级对流过热器。炉顶水平烟道两侧及转向室设置了顶棚和包墙过热器，尾部竖 井交错布置两级省煤器和两级空气预热器。采用钢球中间储仓式制粉系统，乏 气送粉。除渣设备采用刮板捞渣机。锅炉采用四角布置不可摆动直流式煤粉燃烧器。炉内假想切圆直径为 600mm每角燃烧器由4层二次风喷口和2层一次风喷口组成。每角燃烧器布置 型式为：2-1-2-2-1-2 。目前锅炉烟气中NOx排放浓度700mg/Nm腔右。2.空气分级原理将燃烧所需的空气量分成两级送入炉膛，使主燃烧区内过量空气系数在 0.75 0.85，燃料先在富燃料条件下燃

3、烧，使得燃烧速度和温度降低，延迟了 燃烧过程，在还原性气氛中大量含氮基团与 NOx反应，提高了 NOx向N2的转化率，降低了 NOx在这一区域的生成量。约2030%未燃尽煤粉将进入富氧燃尽区 进行充分燃烧，同时未燃尽碳中含有的 N也将在富氧燃尽区反应生成氮氧化物， 最终随着烟气排除炉膛。这一部分氮氧化物约占常规低氮燃烧技术氮氧化物排 放值的4060%主燃烧区过量空气系数越大其所占比例越小。为了进一步降低这部分氮氧化物的生成，我公司采用了双级燃尽风 （示意图见4-3）技术。此技术将燃尽风分为高位燃尽燃尽风和低位混合燃尽风。分段后的燃尽风在保证主燃烧区过量空气系数处于 0.750.85的同时，通过

4、对燃尽风的分层实现了降低未燃尽碳进入富氧区域的比例。步的混合，即有利于氮氧化物的还原又有利于煤粉的燃烧。在确保还原气氛的情况下，将进入高 位燃尽区的未燃尽碳降至约 5%同时将主燃烧区中剩余焦炭充分燃尽，保证煤粉的高燃烧效率, 最终炉内垂直空气分级燃烧可使氮氧化物生成量降低。喷口布置图3.改造方案本次改造设计理念采用空气分级原理，结合浓淡分离技术及局部燃料分级 原理。根据锅炉目前运行状况，此次方案各层风管标高基本不变，燃烧器维持 原来切圆不变，在标高16m和18m处增加两层燃尽风喷口（见图1）。一次风管采用水平浓淡，一次风喷口采用耐磨、耐高温材质制造，满足锅 炉运行的需要。所有一次风耐热喷口更换

5、为新型结构。一次风煤粉喷口在淡侧 布置有侧偏风，保护喷口，改善喷口区域氧化性气氛，防止结焦。为了避免采用分级燃烧后主燃烧区风量减少带来的动力场变化，二次风喷 口根据低氮燃烧的配风要求进行更换。下二次风喷口面积减小，保证此层气流 刚性，增强托粉效果；c层二次风采用部分偏置二次风，分离部分二次风偏向水 冷壁，改善水冷壁附近氧化性气氛，降低结焦风险。燃尽风布置在标高16米和18米左右；燃尽风为两层布置，风量占总风量的24流右（见表1）；喷口内叶片可以实现上下 20度摆动，左右15度摆动,假想切圆直径为600mm4.运行数据及分析4.1改造前锅炉情况表1改造前后配风对比表参数名改改称造造、八刖后一次风

6、 率（ %3028二次风65.44率（ %83燃尽风 率（ %/24一次风 速（m/s）3030二次风 速（m/s）4545燃尽风 速（m/s）/45一次风 温（C）6060二次风 温（C）325325燃尽风/325温（C）南化公司#1锅炉改造前，委 托设计方针对锅炉经常出现的负 荷做摸底试验。通过燃烧中观察，燃烧器喷口处有结焦现象，水冷壁壁面比较干净。有些二次风门有卡塞、变 形现象，故显示的二次风门开度，不准确。根据试验结果，锅炉烟气中 NOx排放浓度在750mg/Nm3左右，锅炉效率在90%以下。（详细情况见表2）表2摸底试验数据表项目单位数据工况编号T1T2T3T4工况负荷t/h1801

7、80220220煤粉细度R90A侧%22201920B侧%21181819一次风压A侧kPa2.2 :2.22.32.3B侧kPa2.1 :2.12.32.3二次风压A侧kPa1.81.42.62.1B侧kPa1.91.52.62.1热风温度A侧C279278290276B侧C276276285287进风温度A侧C20.721.119.719.7B侧C18.19.18.20.6877BB层二次风 门开度%90809080AB2层二次风 门开度%75807580AB1层二次风 门开度%75807580AA层二次风 门开度%100100100100低温空 预器出 口实测60分钟平均值 （标态）NO

8、xmg/Nn3671701723681COmg/Nn3171259O2%3.613.913.802.70锅炉出 口氧量（高省 出口）A侧%3.413.623.602.85B侧%3.353.503.422.37主汽系 统温 度C524.2526.2526.6528.0流量t/h185.6186.3段00CM210.2压kPa9.08.99.08.9力3719减温19.18.17.19.水t/h5452量温188190198198度C主给水.6.2.8.8系统流188192217210t/h量.4.7.9.8A侧870878921878炉膛出C.0.0.0.0口烟温B侧C844844954913.

9、0.0.0.0A侧135135138138排烟温C.0.0.3.3度B侧131130140135C.0.5.2.2飞灰含取%3.02.32.73.5碳量样3710值修正%2.672.092.383.08值炉渣含碳量%8.168.525.965.47锅炉效率%88.7589.2690.8789.764.2改造后锅炉情况南化公司委托设计方完成了 #1锅炉低氮燃烧器改造后的热态调试工作，并对以后运行工作进行指导。通过热态测试的结果看： (详细数据见表3)(1) 由于对锅炉尾部受热面进行了改造， 排烟温度低于原设计值8C左右, 比未改造前实际运行温度低约 20C，故排烟热损失减少了约1.3%，锅炉效率

10、比 改造前增加了约1%(2)为保证燃尽率，将煤粉细度 R90由原来的22%笔低到18流右，低氮 燃烧器改造后飞灰和炉渣可燃物没有明显增加。(3)工况T1、T2、T3和T4分别采用了倒塔配风、均等配风、正塔配风及束腰配风，进行对比发现，正塔配风对于降低 NOx排放效果优于其他形式。(4) 通过工况T4发现，上层燃尽风100%T度，下层燃尽风50紡度，降 低NOx效果最佳，折算到 6%O2下的NOx排放浓度显著下降，排放浓度值为 325mg/Nm3飞灰可燃物含量为3.26%,炉渣可燃物含量为9.7%。(5)测试中，减温水量与摸底试验相比较，没有明显升高，维持在 20t/h 左右。(6)通过观察，燃

11、烧器喷口区域的结焦情况有所缓解。表3热态调试数据表项目数据位工况编号T1T2T3T4T5工况负荷t/h220220 2!20 220 18J0煤粉细度R90A侧%1818181818B侧%1717171717一次风压A侧kPa2.22.22.12.12.0B侧kPa2.12.12.12.12.1二次风压A侧kPa2.32.12.42.31.8B侧kPa2.32.22.32.21.9热风温度A侧C279289 :5 310 279B侧C276285 :2 310 276进风温度A侧C20.721.120.825.720.7B侧C18.619.820.123.718.6上层燃尽风 风门开度%505

12、05010050下层燃尽风 风门开度%100100 10050100BB层二次风门开度%10090508050AB2层二次风%9090656565门开度AB1层二次风门开度%9090806580AA层二次风门开度%8090908090周界风风门%5050505050开度低温空mg/预器出NOx4111 358341325365Nn3口实测mg/60分钟CO1291114 11Nn3平均值（标3.53.23.43.03.2O2%06000态）锅炉出A侧3.22.83.22.83.0%口氧量04054（高省B侧3.13.11.52.52.9%出口）15048温524526524528525度C主汽

13、系.2.2.6.0.5统流t/h215217218210183量.8.3.8.2.6压 力kPa9.039.019.018.999.03减温18.21.18.22.19.水t/h22805量温220217215215201主给水度C.0.0.0.0.0系统流t/h219217213215203量.4.0.0.0.0A侧942962877炉膛出C/.0.0.0口烟温B侧947962954954892C.0.0.0.0.0A侧110114109115109排烟温C.4.2.5.4.4度B侧108111110112113C.6.6.4.6.2取样3.52.83.23.73.7飞灰含%00607值碳量

14、修%3.02.42.83.23.3根据热态调试结果，结合锅炉运行的实际情况，进一步对运行操作优化：（1） 控制煤粉细度 R90在18%左右；（2） 炉膛出口氧量（高省出口），高负荷时控制在 2.0% 3.0%，低负荷时 控制在3.0%左右；（3） 风门开度采用均等配风方式，上三层开度在 5060%为提高炉渣的燃 尽率，AA层开度在7080%（4） 由燃尽风的水平摆动调整炉膛出口烟温偏差， 二次小风门不参与调整。6.结论南化公司#1锅炉低氮燃烧改造后燃烧系统 NOX排放质量浓度从700 mg/ Nm3降低到350 mg/Nm左右，脱氮效率达到了 50%。低氮燃烧器改造后，对锅炉运行有不同程度的影响，还需要运行人员在以 后的工作中不断摸索，优化运行，充分发挥低氮燃烧技术综合运用的良好效果。