燃尽风与水平浓淡燃烧联用对NO_x生成的影响
火力发电锅炉低氮燃烧技术介绍
91.20% 91.45% 750-800
190-255
表5-6 #3炉空预器出口氮氧化物含量
•2011.5.28 •测点
•#3炉301.72MW •空预器出口A侧 •空预器出口B侧
•NOx(mg/Nm3)
•240.64
•242.58
•NOx(mg/Nm3)
•241.61
通过现场考核试验结果为A侧空预器出口NOx排放浓度为240.64 mg/Nm3，B侧空预器出口NOx排放浓度为242.58 mg/Nm3，空预器出 口平均NOx排放浓度为241.61 mg/Nm3，NOx排放浓度低于300 mg/Nm3。
发份燃烧率；
2. 在燃烧的初始阶段除了提供适量的氧以供稳定燃烧所需 要以外，尽量维持一个较低氧量水平的区域，以最大限 度地减少NOx生成；
3. 优化燃料富集区域的温度和燃料在此区域的驻留时间， 以最大限度地减少NOx生成；
4. 增加煤焦粒子在燃料富集区域的驻留时间，以减少煤焦 粒子中氮氧化物释出形成NOx的可能；
032 057p
NOx排放改造目标
烟煤和褐煤 NOx排放值控制在 150~350
mg/Nm3
贫煤
NOx排放值控制在 350~500 mg/Nm3
无烟煤 NOx排放值控制在 700-800 mg/Nm3
特别需要强调的是：对于比较好的烟煤如神华烟煤、 准东烟煤等煤种通过燃烧系统的低NOx改造，NOx排 放值即可控制在 200 mg/Nm3以下。
燃烧器改造范围
•主燃烧器更换为 区段控制低氮燃烧技 术的低NOx煤粉燃烧器； •增设燃尽风燃烧器； •增设燃尽风道、燃尽风箱、风箱挡板、 挡板执行机构、风量测量装置等； •设置燃尽风水冷壁喷口管屏； •配套平台扶梯的增加或改造； •其他配套设备；
配燃尽风的旋流燃烧器对NOx排放和燃尽率影响的试验研究
１ 燃 烧 器 的 特 点
ＩＩ『＿
（１）使 』 变截 面 的ｒｌｔ心 风管 吖渊煤 粉浓 度 的浓 缩 器 ，将 煤 粉混 合 气 流利 』ｌ｝｛惯 性 分 离 为外 浓 内 淡 的 环 状 气 流 ，以 实 现 煤 粉 径 向 上 的 浓 淡 燃 烧 。 一 次 风 管 的 ¨ 处 ，也 设 置 ｒ碰 撞 环 ，当 外 浓 内 淡 的 环 状 混 合 气 流 撞 击 剑 饿 撞 环 时 ．碰 撞 环 将进 一步 对煤 粉 混合 气 流进 行 分 离 。使 高 浓 度 煤 粉 集 巾 一 次风管 的外侧 ．低浓 度 煤粉 集 『ｆｌ在 一 次 风 管 的 １人】ｆ！Ｊ！Ｉ】 。
第 ４９卷 第 １期 ２Ｏ１８年 １月
锅 炉 技 术
ｌ｛（）ＩＩ ＥＲ ＴＥ（、Ｈ Ｎ （）Ｉ （）（ Ｙ
Ｖ０１．４９． Ｎ Ｏ．１ １ ｒＩｎ．． ２０ｌ８
配 燃 尽 风 的 旋 流 燃 烧 器 对 Ｎ０ 排 放 和 燃 尽 率 影 响 的 试 验 研 究
薛 山 ， 惠世 恩 ， 周 屈 兰。
也得 到 了 （）．的 生 成 和燃 卒 之 问 的相 瓦 父 系 ．以 及 埘 燃 烧 的稳 定 性 、经 济 性 的 影 响 因素 ．其 纳 ＿Ｉ 果对 １－程 设
汁 和 实 际 啦川 ‘荇 豆 的指 导意 义 。
关键 词 ： 浓 淡 燃 烧 ：旋 流燃 烧 器 ； Ｎ（），的 生 成 ； 厌 含碳
（２）内 、外 二次 风管 的ｊ｝｛口均 没仃 扩 口．并采 用 整 体 可 移 动 式 轴 向 旋 流 器 ．用 于 渊 节 ｒｎ】流 的 位 黄 ．组 织 前 期 的 混 合 ｌ和】燃 烧 ，并 能 有 效 的 强 化 后 期 的 混 合 。
旋流燃烧器配燃尽风对氮氧化物排放和燃尽率的影响
ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
旋流燃烧器配燃尽风对氮氧化物排放 和燃尽率的影响
薛 山，高晓悦，邓祥辉，王 睿
（西安工业大学 建筑工程学院，化 物 的 有 害 排 放，采 用 １ ＭＷ 热 态 煤 粉 燃 烧 试 验 锅 炉 进 行 热 态模化试验，使用两台双调风旋流燃烧器进行 对冲 燃 烧。 该 试 验 过 程 在 主 燃 烧 器 的 上 方 不 同 位置，布置了分级燃烧的燃尽风装置。通过截面渐变 一 次 风 管 与 相 邻 的 碰 撞 环 结 合 以 使 空 气 和煤粉混合气流在一次风管内，将煤粉与空气的混 合气 体 中 的 煤 粉 颗 粒 沿 径 向 分 离 为 内 淡 外 浓的环状气流，实现了燃料在燃烧器喷口处沿 径向 的 浓 淡 分 布。通 过 对 特 性 差 异 较 大 的 神 华 煤、河津煤和长治煤的热态模拟实验，结果表明：燃尽 风 布 置 的 相 对 位 置 变 化 影 响 氮 氧 化 物 的 生 成 与 排 放 ，燃 尽 率 受 燃 尽 风 布 置 相 对 位 置 的 影 响 ，氮 氧 化 物 的 生 成 与 排 放 和 燃 尽 率 之 间 呈 正 相 关 ，燃 尽 风 布 置 为 锅 炉 燃 烧 稳 定 性 和 经 济 性 的 主 要 影 响 因 素 。 关 键 词 ： 对 冲 燃 烧 ；旋 流 燃 烧 器 ；氮 氧 化 物 ；燃 尽 率 中图号： ＴＫ２２３．２３ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７３９９６５（２０１９）０４０４１４０６
犈犳犳犲犮狋狅犳犗狏犲狉犉犻狉犲犃犻狉犻狀犪犛狑犻狉犾犻狀犵犅狌狉狀犲狉狅狀犖犗狓 犈犿犻狊狊犻狅狀犪狀犱犅狌狉狀狅狌狋犚犪狋犲
犡犝犈犛犺犪狀，犌犃犗 犡犻犪狅狔狌犲，犇犈犖犌 犡犻犪狀犵犺狌犻，犠犃犖犌 犚狌犻
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌ＆ ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）
燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟
第26卷第1期 2006年2月动 力 工 程Journal of P ower EngineeringV ol.26N o.1 Feb.2006 文章编号:100026761(2006)012116205燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟刘泰生, 周 武, 叶恩清(东方锅炉(集团)股份有限公司,自贡643001)摘 要:燃尽风作为降低锅炉NO x 排放浓度的一个措施已在我国得到逐步推广应用。
应用数值模拟方法,对1台600MW 对冲燃烧煤粉锅炉,在满负荷下燃尽风对炉内流动、燃烧和传热过程的影响开展了研究工作。
应用混合分数Π概率密度函数法模拟湍流燃烧,用P 21辐射模型开展辐射传热模拟,利用拉格朗日Π欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换,对挥发份的析出采用单步反应模型,采用动力Π扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧。
研究发现:一方面,燃尽风的应用改善了炉内气流的充满情况,延迟了煤粉燃烧过程氧气的供应,加强了炉内的还原性气氛,降低了炉内最高火焰温度,有利于降低NO x 排放浓度;但另一方面,燃尽风的应用将导致煤粉燃烧效率下降。
图5表2参8关键词:工程热物理;锅炉;数值模拟;燃尽风中图分类号:TK 229 文献标识码:ANumerical Simulation of the E ffect of Over 2FireAir on Flow and Combustion in Furnace sLIU Tai 2sheng , ZHOU Wu , YE En 2qing(D ong fang Boiler G roup C o.Ltd.,Z ig ong 643001,China )Abstract :The use of over 2fire air as a means of reducing the concentration of NO x ,emitted by boiler ,has gradually g ot popularized in China.A numerical simulation study on the effect of over 2fire air on flow ,combustion and heat trans fer ,during full capacity operation of a pulverized coal fired 600MW boiler with cross firing ,has been started.Mixture fracture Πprobability density functions are used to simulate turbulent combustion ;a P 2I radiation m odel is used for simulating radiation heat trans fer ,the Langrange ΠEuler ’s method is used for dealing with m omentum ,mass and energy exchange between the s olid and the gas phase ;the single rate m odel for dev olatilization and the kinitics Πdiffusion limited combustion m odel for simulating surface combustion of pulverized coal particles.Study results indicate that over 2fire air helps the current to spread wider in the furnace ,delays the introduction of oxygen during the combustion process ;the reducing atm osphere in the furnace gets boosted ,and the maximal flame tem perature is reduced ,which helps to reduce the concentration of emitted NO x .But on the other hand ,the use of over 2fire air reduces the combustion efficiency of pulverized coal.Figs 5,T ables 2and refs 8.K eywords :engineering therm ophysics and mechanical engineering ;boiler ;numerical simulation ;over 2fire air收稿日期:2005207205 修订日期:2005209211作者简介:刘泰生(19732),男,江苏泰州人,工学博士,高级工程师。
浅议降低燃煤锅炉NOx的方法
Ｖｏ． １ ｏ １ １ Ｎ ． １ ３
Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｃ 企 Ｄ Ｖ Ｌ术Ｍ开 Ｔ Ｏ Ｎ Ｅ Ｐ ＩＥ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＩＡ 业 Ｅ Ｏ Ｅ 发 Ｅ Ｔ Ｒ ＲＳ Ｌ Ｅ 技 Ｐ Ｎ Ｆ
２１年４ ０２ 月
Ａｐｒ２０１ ． ２
浅议 降低 燃煤 锅 炉 ＮＯｘ的方 法
一
直保持着开度值 ， 运行参数 中影 响最大 的是氧量 ， 电厂
可通过实 现低氧燃烧控 制省煤器后 氧量 在 ３ ３ ％之 ％一 ． ５
４ 结
语
某 电厂 ５ ６号锅 炉采用低 Ｎ Ｘ燃烧技术 ， 、 Ｏ 降低了锅 间， 则锅炉 的 Ｎ ｘ Ｏ 水平会 比高氧量下低。 为此 ， 电厂开展燃烧优化等措施 ， 将锅炉在燃用较劣 炉 烟气 Ｎ Ｘ的排 放 ， Ｏ 对于保护环 境具有 重大意义 ， 社会
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ：０６ ８３ （０２ ｌ— １６ ０ １０ — ９７ ２ １） １ ０６ — ２
１ 设备简介
பைடு நூலகம்
飞灰含碳量 的燃烧 格局 ， 幅降低 Ｎ ｘ排放 。 用ｊ层 大 Ｏ 采
ＳＦ Ｏ Ａ喷 口布置 。
某 发 电 厂 ５ ６ 号 锅 炉 为 上 海 锅 炉 厂 生 产 的 、 ②为防止由于炉膛下部 由于处于还原性气氛引起炉 Ｓ 一 ０ ５１． Ｍ １ Ｐ型 ３０Ｍ 直流燃煤锅炉 ，采用 膛水冷壁高温腐蚀 和结渣事故的发生 ，下部燃烧器组采 Ｇ １２／６ 一 ３ ３ Ｕ ７ ０ Ｗ 钢球磨中间储仓式制粉系统 ， 热风送粉 。 燃烧器为直流式 用复合型直流系统 ，该燃烧 系统 已在多台燃烟煤锅炉上 四角 布 置 切 圆燃 烧 。 由于 该 厂 ５ ６号 机组 ２ ３ ０Ｍ 锅 、 × ０ Ｗ 采 用 ， 部 分 二 次风 流 道 折 向水 冷 壁 方 向 ， 炉 内的水 平 将 在
烧成系统风量和风压对窑头火焰形状的影响和控制
来实 现 。为 了保 证 良好 的熟料 产质 量和稳 定 的煅烧 工 艺 ， 求控 制窑 头火 焰细 长 、 力 、 定 。 要 有 稳 本文 根据 我 们 的实 际生产 实践 和经验 总结 ， 系统 风量 、 就 风压 对 火焰 状态影 响 和控制 作一 总结探 讨 ， 供参 考 。
１ 系统 排风 量的 影响和 操作 控 制
（ ）要控 制好 一 次风 量风 压 。一 次风 量风 压 的 ２
调 节是 通过 改变 一次 风机 的转 速 和燃烧 器 出 口截 面
就会造成二次风量变小 ， 则窑内通风不足， 烟室负压
来实现的， 如果 出 口截 面变大 ， 就会 导致 出 口风速 的
正 常情 况下 一次 风量 约 占 ２ ％～ ５ 二次 风量 ５ ３ ％。
熟料 的煅烧 是水 泥生 产 的一个 重要 环节 ，在 熟 料煅烧 工 艺 中窑头燃 烧器 的火 焰形 状 又是直 接关 系
到熟 料质量 的好 环 和耐火 材料 的使 用寿命 ，而火 焰
的形状 的控制 又要通 过调 整 系统各 部位 风量 和 压
转不利 。 系统 总风量 一定 的情 况 下 ， 次风 量过 大 在 三
阀门开度 比例应 为 ９ ： 较为合 理 ，窑皮长度 约 ５１ ５ ２ ～ ２ 火 焰 最 宽 位置 在 １～ ５Ｔ之 间 ， 体表 面 ０ ２ ｍ． ２１１ Ｉ 胴
温 度不 超过 ３ ０ 且 窑皮 厚度 均匀 平整 。 ０ ℃，
生反应在14h内生成相当多的单硫型水化硫铝酸钙和钙矾石每个分子的水化物可以从水泥净浆参考文献孑l隙中吸收12个或32个分子的水在失去水的孑l隙中结晶这些结晶度高的水化物相互交错形成1张丕兴彭青山用煤矸石配料研制喷射水泥j1冰泥20017
热能动力工程-不同煤种混煤燃烧时NO_x生成和燃尽特性的试验
收稿日期:2003-06-24; 修订日期:2004-03-20基金项目:国家重点基础研究专项经费(G2001C B409600)作者简介:周 昊(1973-),男,江苏吴江人,浙江大学副教授.文章编号:1001-2060(2004)03-0242-04不同煤种混煤燃烧时NO x生成和燃尽特性的试验翁安心1,周 昊1,张 力2,岑可法1(1.浙江大学热能工程研究所,浙江 杭州 310027;2.湖南省电力勘测设计院,湖南 长沙 410007)摘 要:在一维沉降炉上对无烟煤、贫煤、烟煤及其混煤的燃烧特性进行了研究,分析了不同因素对NO x排放量的影响,并讨论了不同过量空气系数、掺混比及一、二次风比例对燃尽率的影响,试验结果表明:当烟煤的掺混比例为25%,NO x 的排放量较低,混煤燃烧时沿程分析结果表明,煤种特性的不同导致NO x排放时有不同的峰值。
关键词:混煤;NO x;掺混比;燃尽率中图分类号:X784 文献标识码:A1 引 言在我国,许多大型电站锅炉燃用混煤,燃用混煤是合理利用现有煤炭资源的一个发展趋势,混煤的合理配备可提高煤炭尤其是劣质煤的利用率,节约煤炭资源,为劣质煤的合理利用带来了广阔的前景。
然而混煤的特性较单一煤复杂,混煤的燃烧过程是比较复杂的过程,涉及到多种因素。
特别是混煤的配比,国内外学者已提出多种混煤的配比方法。
但总的来说,在确定混煤的配比时,应综合考虑混煤的着火、燃烧、燃尽和污染物的排放特性等。
本文在一维沉降炉上进行了无烟煤、贫煤、烟煤及其混煤燃烧时的NO x生成特性和燃尽特性的试验,从炉膛温度、过量空气系数、一二次风比值及给粉量等几个方面,对这三种煤及其混煤的氮氧化物的排放量进行了分析,并考察了过量空气系数、掺混比及一、二次风比例对燃尽率的影响,为燃烧混煤的大型电站锅炉的设计及运行提供了重要的科学依据。
2 试验方法试验是在一维沉降炉上进行的,试验选取了三种单一煤及其按不同比例组成的混煤,这三种煤分别代表了无烟煤、贫煤、烟煤,它们的煤质参数分析见表1,三种煤的平均细度为80μm。
流化床煤燃烧过程中NOx及N2O的形成机理及影响因素分析
流化床煤燃烧过程中NO x及N2O的形成机理及影响因素分析前言循环流化床(CFB)燃烧技术因其燃料适应能力强、NO x和SO2排放低等优点，在以煤炭为主的固体燃料燃烧领域得以广泛应用。
然而，CFB燃煤的一个突出问题是N2O排放浓度较高，一般为(20~300)×10-6（φ），有时甚至达到400×10-6（φ），远高于传统煤粉炉N2O排放小于10×10-6（φ）的水平。
随着各国排放标准的日益严格，除SO2外，燃煤过程中气体污染物NO x和N2O的排放也逐渐引起人们关注。
研究表明，NO x主要存在于对流层中，可导致对流层大气中O3增加，诱发酸雨，甚至造成光化学烟雾污染；N2O则可穿过对流层到达平流层，诱发平流层O3空洞；同时N2O吸收红外线的能力是CO2的几百倍，具有很强的温室效应。
1．CFB燃煤过程中NO x和N2O产生机理1.1、NO x的形成机理燃煤过程中产生的NO x可分为热力型NO x、快速型NO x和燃料型NO x。
热力型NO x (Thermal-NO x)由空气中的N2在高温下氧化生成，当体系温度高于l300℃时，热力型NO x 的生成变得显著。
快速型NO x(Prompt-NO x)是由燃烧火焰中的CH i自由基和N2反应生成HCN，HCN又经其后的若干个基元反应被氧化而成。
燃料型NO x(Fuel-NO x)由燃料中的含N 化合物在燃烧过程中氧化生成。
由于CFB燃煤过程的燃烧温度低，通常为850~900℃，所以CFB燃煤过程中几乎没有热力型NO x生成；而快速型NO x生成需要自由基CH i存在，一般认为，自由基CH i在CFB燃煤过程中生成量极少，因此CFB燃煤过程产生的NO x主要来自煤中的含N化合物。
煤中N含量在0.4％～3％范围内，主要为芳香型的吡咯、吡啶和季氮3种结构．煤中的N在燃烧过程中分解，通过如图1所示的过程，形成CH i和HCN等中间产物，最终生成NO 和N2。
燃气锅炉低氮燃烧改造
燃气锅炉低氮燃烧改造发布时间：2021-01-25T02:05:35.955Z 来源：《防护工程》2020年29期作者：雷昊[导读] 根据乌鲁木齐市乌环发【2018】31号关于印发《燃气锅炉大气污染物排放标准》（DB6501/T001-2018）对燃气锅炉排放浓度限值的规定，新建锅炉氮氧化物排放浓度低于40mg/m3，在用燃气锅炉氮氧化物排放浓度低于60mg/m3，自2020年10月1日起执行此标准，标准出台后，各单位在用的燃气锅炉多数面临低氮排放改造的问题。
乌鲁木齐热力工程设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000摘要：基于中小型燃气锅炉领域NOx的排放现状及产生机理，从浓淡燃烧技术、分级燃烧技术、超级混合技术、通过采用燃料及空气分级燃烧技术和浓淡型燃烧器实施技术改造，以降低氮氧化物排放浓度，基于此，本文对燃气锅炉低氮燃烧改造进行分析，仅供参考。
随着治污降霾工作深化推进，普通燃气锅炉已不能满足现有环境标准要求。
关键词：燃气、低氮、改造根据乌鲁木齐市乌环发【2018】31号关于印发《燃气锅炉大气污染物排放标准》（DB6501/T001-2018）对燃气锅炉排放浓度限值的规定，新建锅炉氮氧化物排放浓度低于40mg/m3，在用燃气锅炉氮氧化物排放浓度低于60mg/m3，自2020年10月1日起执行此标准，标准出台后，各单位在用的燃气锅炉多数面临低氮排放改造的问题。
锅炉低氮燃烧改造主要有两种方式，一是加装低氮燃烧器，另一种是更换低氮排放的燃气锅炉，两种方式均可降低锅炉尾气中氮氧化物浓度，实现达标排放。
由于加装低氮燃烧器的改造方式投资小、工程简单、技术较成熟，多数单位采用加装燃烧器的改造方式。
一、氮氧化物的分类与生成机理燃气（以天然气为例,主要成分甲烷CH4）锅炉在工作的过程中，所产生的废气氮氧化物（NOX）生成于空气中的氮气、氧气以及燃料中的微量氮气，共分热力型NOX、快速型NOX和燃料型NOX这3种氮氧化物。
《大气污染控制工程》重要知识点汇总四
《大气污染控制工程》重要知识点汇总四91.热力型Nox热力型NOx是指大气中氮和氧在高温燃烧时反应生成的NOx，与燃烧温度、氧气浓度及停留时间有关。
92.瞬时反应型（快速型）Nox瞬时反应型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。
在碳氢化合物燃料燃烧时，如果燃料过浓，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60ms，所生成的量与炉膛压力0.5次方成正比，与温度关系不大。
93.燃料型NOx燃料型Nox燃料型NOx燃料型NOx，由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉的燃烧温度，在600℃～800℃时就会生成燃料型NOx，它在煤粉燃烧产物中占60%～80%。
94.碳粒子的形成燃烧过程中生成的一些主要成分为碳的粒子，由气相反应生成积炭，由液态烃燃料高温分解生成结焦或煤胞。
95.积炭的生成过程生成积炭的过程可分为三个阶段：第一阶段是核化过程，即气相脱氢反应并产生凝聚相固体炭；第二阶段是核表面上发生非均质反应；第三阶段是较为缓慢的聚团和凝聚过程。
燃料的分子结构是影响积炭的主导因素，有机化合物的不饱和度对积炭有一定影响，支链化合物比巨链化合物释放的趋势大。
同时，积炭的生成还与火焰的结构有关，提高氧气量可以防止积炭生成，压力越低，则积炭的生成趋势越小，三氧化硫、气态氢、镍和碱土金属盐都会抑制积炭的生成。
96.石油焦和煤胞的生成燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相裂化和高温分解，出现结焦。
由此产生的碳料称为石油焦，是一种比积炭更硬的物质。
多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，并且难以燃烧。
焦粒，生成反应的顺序为：烷烃→烯烃→带支链芳烃→凝聚环系→沥青→半圆体沥青→沥青焦→焦炭。
煤胞是重油燃料液滴燃烧后期生成的一种焦粒，难以继续燃烧。
空气分级对锅炉NOx排放影响的数值模拟
（ ．Ｈ ｒｉ Ｂ ｉ ｒ ｏ ，ｔ ， ａｂｎ１０ ０ ， ｈｎ ； １ ａｂｎ ｏ ｅ ． Ｌｄ Ｈ ｒｉ ５ ０ １ Ｃ ｉ ｌ Ｃ ａ ２ Ｓ ｈｏ ｏ Ｅ ｅｇ ｃ １０ ０ ，ｈｎ ） ． ｃ ｏｌ ｆ ｎ ｒｙＳ ｉ ｃ ｄＥ ｇ ｅｉ ， ｒ ｎ ｎｔｕ ｆ ｃ ｎｌｙ Ｈａｂｎ ０ Ｃ ｉａ ｅ ａ ｎ ｎ ｂ ｉｔ Ｔ ｏ ５ １
ｌ ． 、１ ６ 。 １ ６６ ｍ １ ． ６ ｍ
型 布 置 ， 高压 、 超 中间再 热 、 自然 循 环 ， 态 排 渣 ， 固 配 有钢 球磨 煤 机 ， 中间储 仓 干燥 剂送 分系 统 。
改 造 前 锅 炉 没有 燃 尽 风 喷 口 ， 燃烧 器 为 四角
锅 炉燃 用 鹤 岗烟煤 和大雁 二 矿褐煤 按质 量 比
能 有 效 的 降低 Ｎ ｘ的 排 放 。计 算 结 果 为 电站 锅 炉 降 低 氮 氧 化 物 排 放 提 供 了参 考 。 Ｏ 关键 词 ： 粉 锅 炉 ； 圆燃 烧 ； 气 分 级 燃 烧 ； 氧 化 物 煤 切 空 氮
中 图 分 类 号 ：Ｋ １ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ Ｉ ｆｕｅ ｃ ｆ Ａｉ ａ ｓｆｒ ｄ ｍ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｆ ｔ ｎ ｌ ｎ ｅ ｏ ｒ Ｃｌ ｓ ｉ ｅ ｉ
第 ３期
２１ ０ ２年 ５月
锅
炉
制
造
陶瓷烧成中气氛及温度对NOx生成的影响
流化床煤燃烧过程中NOx及N2O的形成机理及影响因素分析
流化床煤燃烧过程中NOx及N2O的形成机理及影响因素分析能源和环境是当今社会发展的两大问题。
我国是产煤大国,也是用煤大国,其中大部分煤作为一次燃料直接燃烧。
在煤燃烧过程中大量的氮氧化物伴随而生,并直接排放于大气。
循环流化床锅炉能够在燃烧过程中有效控制NOx 的产生和排放,是一种“清洁”的燃烧方式。
流化床内的燃烧温度可以控制在840～950 ℃范围内,从而保证稳定和高效燃烧,同时,在此温度下运行,抑制了热力型NOx 的形成;采用一、二次风分级燃烧方式,又可以控制燃料型NOx 的产生。
一般情况下,其NOx 的生成量仅为煤粉锅炉的1/ 3～1/ 4 , NOx 的排放质量浓度可以控制到300 mg/ m3 (本文烟气量均指标准状态值) 以下。
循环流化床锅炉产生的氮氧化物主要是一氧化氮 (NO) 和二氧化氮(NO2) ,二者通称为NOx ,此外,还有少量的笑气( ) 。
通常情况下,煤燃烧生成的NOx 主要是NO ,其含量占90 %以上,NO2 只有5 %～10 %。
1、NOx和生成机理1.1 NOx形成机理氮的氧化物在燃烧过程中的生成和排放浓度与煤燃烧条件之间有密切关系，如煤的燃烧方式、燃烧温度、过量空气系数等。
如图1 所示，煤粉燃烧在不加控制时，液态排渣炉与固态排渣炉燃烧，由于燃烧方法不同、燃烧器的布置不同，NOx 的排放浓度值的差异很大。
图中还可以看出循环流化床的NOx 的排放浓度较小。
煤燃烧生成的NOx 中，NO 占90%以上，NO2 占5%～10%。
煤燃烧生成NOx 的途径有3 个： (1) 热力型NOx，由空气中的氮气在高温下氧化而生成。
(2) 燃料型NOx，由燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着被氧化而生成。
(3) 快速型NOx，是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH 等反应生成HCN 和N，再进一步与氧作用，以极快的速率生成。
燃烧温度低于1500 ℃时几乎观测不到高温型NOx的生成反应；快速型NOx 是产生于燃烧时CH i类离子团较多、氧气浓度相对低的富燃料燃烧，一般多发生于内燃机中。
低NOx燃烧技术在天津石化6号炉上的应用
低NOx燃烧技术在天津石化6号炉上的应用【摘要】天津石化6号炉通过更换水平浓淡燃烧器及新增两层高位燃尽风，使炉内燃烧火焰拉长，使得煤粉在炉内的燃烧控制在过量空气系数λ>1或λ<1的情况下，从而控制NOx的生成。
【关键词】水平浓淡燃烧器燃尽风天津石化热电厂#6炉为410t/h锅炉机组，杭州锅炉厂生产的NG-410/9.8-M6型燃煤、高压、自然循环、固态排渣炉。
燃烧器为直流燃烧器，四角切圆燃烧方式，从下至上共布置三层一次风煤粉燃烧器喷口，五层二次风喷口，一层三次风喷口。
采用钢球磨煤机中间储仓式热风送粉制粉系统，每台锅炉配有两台磨煤机。
锅炉设计煤种为烟煤。
目前锅炉氮氧化物排放量一直处于较高水平，平均NOx排放值基本在650mg/Nm3以上，未能达到国家排放标准。
因此有必要对锅炉的燃烧系统整体进行“节能减排”技术改造。
1 详细改造方案1.1 采用高位燃尽风系统将有组织燃烧风量沿炉膛垂直方向分级供入，主燃区有组织空气量与理论空气量的比值由原来λp=1.2变为λp =0.84～0.9。
在主燃烧器上方布置8只燃尽风喷口，整个燃尽风喷口在燃烧器区上部相同的水冷壁角部位置开出燃尽风安装口，燃尽风量占总空气量约为25%，燃尽风喷口风速48m/s～50m/s。
各个燃尽风喷口的供风风道均由相对应的各角主二次风道引出分别向燃尽风喷口供风，保证供风阻力小，运行中燃尽风喷口风量均由各自独立的风门挡板及电动执行器进行自动控制。
1.2 主燃烧器区二次风喷口的设计主燃烧器区二次风喷口面积进行相应缩小，保证出口的二次风风速达到设计值。
保证最下层较大二次风喷口面积，使其具有较大出口二次风动量，起到在最下层托粉的作用，减少炉膛底部的掉渣量和大渣的含碳量。
二次风切圆布置没有改变，与原设计相同。
1.3 水平浓淡风煤粉燃烧器的设计采用高浓缩比水平浓缩低NOx煤粉燃烧器来改造一次风主燃烧器。
一次风煤粉气流在流经优化过百叶窗浓缩叶片后被分离，形成两股煤粉浓度不同的煤粉气流，强化出口气流着火和燃烧，并利用燃料水平分级燃烧原理有效降低着火初期的NOx生成量。
炼油加热炉设计中降低NO_X的方法
２． ２ 控制燃烧中的影响因素
燃烧 的 影 响 因 素 控 制 包 括 过 剩 空 气 系 数 、 空气 预热温度以及新型低 ＮＯＸ 燃烧器使用三个方面 。
２． ２． １ 过剩空气系数
燃烧过程中低过剩空气系数的运行在一定程度
０ １ １ ６ ５ ０ １ 收稿日期 ：２ － － ， 男， 山东青岛人 ， 助工 ， 学士 ， 从事石油化工设备的设计工作 。 １ ９ ８ ３ 作者简介 ： 段晓磊 （ －）
／ 浓度标准 值 为 １ ０ ０ｍ ｍ 。这一行业标准对加热 ｇ
３
炉 ＮＯＸ 的排放要求相当严格 。 因此 ， 在炼油加热炉 设计中 ， 采用科学有效的方法和技术来降低 ＮＯＸ 的 排放就显得尤为重要 。
２． １ 燃烧前的燃料预处理
加热炉的燃料分为燃油和燃气二类 。 对于燃气 加热炉来说 ， 燃料的 预 处 理 一 般 采 用 费 用 较 低 技 术 较成熟的燃料 气 脱 氮 技 术 。 对 于 燃 油 加 热 炉 来 说 ， 燃料的预处理一般 采 用 加 氢 脱 氮 技 术 ， 传统的加氢 脱氮技术处理费 用 较 高 且 效 果 不 理 想 。 目 前 ， 通过 采用新型金属碳化 物 、 磷化物催化剂和新载体材料 的方法提高燃料油的脱氮水平 。
０ 卷 增刊 ２ 石 油 化 工 设 备 Ｖ ｏ ｌ ． ４ ０ Ｓ ｕ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ２ 第４ ｐ ｐ ０ １ １年１ ０ 月 Ｐ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｅ ＱＵ Ｉ ＰＭＥ Ｎ Ｔ Ｏ ｃ ｔ ． ２ ０ １ １ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ－ＣＨＥＭ ２ （ ） 增刊 ２ 文章编号 ：１ ０ ０ ０ ４ ６ ６ ２ ０ １ １ ０ ６ １ ３ ７ ０ ０ － － －
［ １， ２］ 。 锅 炉 大 气 污 染 物 排 放 标 准》 Ｂ １ ６ ２ ９ ７—１ ９ ９ ６《 Ｇ ， 由中国石油化工集团公司制定了《 石油炼 ２ １ ０ １ ０ １ －
浅析水平浓淡燃烧器在火力发电厂的应用
浅析水平浓淡燃烧器在火力发电厂的应用摘要：在火力发电厂锅炉的运营过程中，采用水平浓淡燃烧器可以有效的提升浓侧的煤粉浓度，有利于低负荷稳燃。
同时在浓、淡煤粉间设垂直钝体，使浓淡一次风之间形成特定夹角，既可起到卷吸高温烟气的作用，也可推迟浓淡一次风的混合，形成水平浓淡分级燃烧，减少NOx的生成。
淡煤粉处于被火侧，可提高水冷壁附近的氧化性气氛，有利防止水冷壁的结渣和高温腐蚀。
本文主要对其实际的应用进行分析。
关键词：水平浓淡；煤粉浓度；燃烧稳定性前言：某发电公司的日常生产过程中，采用亚临界压力、自然循环、单炉膛四角切圆式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣汽包锅炉。
锅炉采用紧身封闭π型布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。
炉膛上部布置有墙式再热器、分隔屏、后屏过热器、后屏再热器。
在生产过程中，锅炉长期处于低负荷运行，现有燃烧系统在不投油的前提下无法满足电力生产深度调峰要求。
1水平浓淡燃烧器原理1.1稳定燃烧理论1.1.1煤粉浓淡对着火的影响将煤粉气流加热到着火温度，主要是依靠着火热来实现。
通过对加热煤粉颗粒、空气提升到着火温度，并对煤粉当中水分进行充分的蒸发以及过热需要吸收的热量进行计算。
可以得到以下公式：Qzh=（VCa+Cf）（Ti-To）+Mt[2510+Cw(Ti-100)]/100+qp在该公式当中，Qzh表示为着火热，V则便是为在单位的重量煤粉燃料相对的一次风量。
其中煤粉的实际浓度用Co来表示，因此可以得到C0=1/V。
同时在上述的表达式当中，在反应的过程中煤粉浓度的变化，对其着火温度所产生的影响Ti，也就是说在第二大项当中存在着不变量，因此产生的着火热Qzh在变化的过程中，只会受到单位重量下的煤粉燃料的一次风量的影响。
同时，在煤粉的浓度降低的过程中也会使得V降低，进而导致在单位重量下，煤粉燃料在实现着火温度的热量将会降低，为此也就是说提升了煤粉气流的实际浓度，就会降低着火热。
1.1.2粉煤浓度对于着火时间的影响对于一个独立的炉膛而言，在将局部的煤粉浓度进行改变后，会导致辐射传热量产生一定的变化，但是对流传热量不会产生明显的影响。
燃烧调整对NOX排放影响
燃烧调整对NO X排放影响王杭州（厦门华夏电力公司，厦门，361026）摘要：论文以厦门嵩屿电厂一期2×300MW燃煤机组通过燃烧调整分别对燃烬风、氧量、磨组合方式、配风方式等对NO X排放量的试验并进行分析，并得出结论。
为旧机组增加SCR 脱硝系统，减少运行喷氨量，节约脱硝运行成本和降低对大气NO X排放，提供一定参考。
关键词：燃烧调整；选择性催化还原技术(SCR)；NO X在燃煤电厂排放的大气污染物中，NO X因为对生态环境和人体健康的危害极大，且难以处理，所以成为重点控制排放的污染物之一，多年来，我国对NO X的治理还很有限。
我们知道，目前控制NO X排放的主要措施有燃烧中脱硝和燃烧后脱硝两种。
如果在燃烧中通知采用低NO X燃烧器，加之通过合理的燃烧调整，则可大大减少NO X的排放量，从而可大大减轻SCR 运行成本，因此通过燃烧调整来减少燃煤电厂污染物的排放，具有积极的意义。
煤粉炉烟气中NO x形成分为燃料型、热力型和速度型。
在燃用挥发分较高的烟煤时，燃料型NO x含量较多，快速型NO x极少。
燃料型NO x是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成NO x，燃料中氮并非全部转变为NO x，它存在一个转换率，降低此转换率，控制NO x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。
热力型NO x是燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NO x，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，其次是高的氧浓度，要减少热力型NO x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。
燃烧调整上，维持低氧量燃烧，以配风为主，兼顾其它问题。
本文通过燃烧调整分别对燃烬风、氧量、磨组合方式、配风方式等对NO X排放量的试验并进行分析，并得出结论。
1、锅炉的概况为分析锅炉燃烧调整对NO X排放的影响，以嵩屿电厂300MW机组1025t/h锅炉为对象，进行了试验研究。
影响NOX排放的因素
影响NO X排放的因素1负荷对NO X排放浓度的影响负荷越高，则NO的排放率也越高。
但从低负荷到中负荷时，NO X增加加速度大；而从中负荷到高负荷时NO X的增加加速度变小，曲线变为平缓。
在负荷对NO X排放浓度的影响关系中，起关键作用的是火焰温度和缸内平均温度随负荷的增高以及高温持续时间随负荷增加而延长。
（原因：在低负荷时，循环喷油量少，缸内过量空气系数大，燃烧中供氧良充分，NO X生成三要素同时存在，所以促进了NO X的加速生成。
而当高负荷时，尽管存在高温和长高温持续时间这两个因数，但另一个要素——氧的浓度下降，从富氧向缺氧过度，从而制约了NO X的生成速率）。
2转速对NO X排放浓度的影响没有直线一致的规律，随着n增加而降低或者增加的现象都可能出现。
3过量空气系数对HC排放浓度的影响在过量空气系数较小区段，NO X下降的速度快；在过量空气系数较大区段，NO X下降的速度变平缓。
（原因：在柴油机的燃烧条件下，一般来说，在转速一定时，每循环吸入缸内的空气大致是一定的。
这就意味着过量空气系数的增加是由于循环喷油量q减少所致。
她使缸内的放热率和平均燃烧温度降低，所以NO X降低。
）4增压对NO X排放浓度的影响增压柴油机的NO X排放比非增压时高。
（原因：相同F/A下，前者的缸内燃烧温度高于后者。
而增压中冷的NO X浓度最低，因为增压中冷正是降低了进气温度，又改善了燃烧状况，所以能在相同的g e下得到最低的NO X浓度。
）5燃烧室内温度对NO X排放浓度的影响在其他条件相同时，只要能升高燃烧室内温度或火焰温度的因素，都会使NO X浓度增加；反之，都会使NO X浓度降低。
6燃油品质对NO X排放浓度的影响柴油品质影响燃烧过程最本质和最明显的指标是芳烃含率A（%）。
影响柴油机NOX排放浓度的最本质和最明显的因素也是其芳烃含率A（%）。
（原因：柴油中芳烃含率A（%）愈大，则在喷油提前角一定时，其滞燃期愈长，着火愈难和愈晚，而且放热时间较晚。
煤粉浓度对于浓淡燃烧器设计的影响
●发电技术●煤粉浓度对于浓淡燃烧器设计的影响Impact of Pulverized Coal Concentration on the Design ofConcentrated2thin Burners中国科学院力学研究所 魏小林 (北 京100080)西安交通大学 徐通模 惠世恩 (陕西西安710049)【摘要】 通过分析传统的煤粉燃烧器设计时一次风管中煤粉浓度与一次风量和一次风速的关系发现,对于低挥发份煤,燃烧器出口的煤粉浓度很难达到着火燃烧所需的最佳浓度,从而提出将煤粉浓度作为一个重要参数在输粉系统及燃烧器设计时予以考虑。
提出了新的煤粉浓淡燃烧器设计方法,为输粉系统设计提供了依据。
【关键词】 煤粉 浓淡燃烧器 设计方法Abstract Through analyzing the relationship of pulverized coal concentration in the primary air pipe with primary air quantity and velocity during the design of conventional pulverized coal burners,it is found out that, for burning coal with low volatile matter,it is very difficult for pulverized coal concentration at burner outlet to reach the optimal concentration required for ignition, thus it is put forward,pulverized coal concentration should be taken into consideration as an important parameter during the design of pulverized coal feeding system and burners.The proposed design method of new concentrated2thin burners provides the basis for the design of pulverized coal feeding system.K ey w ords pulverized coal concentrated2thin burner design method0 前言国内外大量的研究表明,浓淡燃烧不但可以降低NO X排放量,而且在保证较高燃烧效率的前提下,还可以提高一次风粉着火和燃烧稳定性[1～4]。
径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对流场及NOx排放的影响
径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对流场及NO x排放的影响孙锐李争起孙绍增陈力哲吴少华秦裕琨摘要针对径向浓淡旋流煤粉燃烧器直流二次风对出口冷态流动特性的影响进行了试验研究，并在一台220t/h锅炉和一台670t/h锅炉上进行了工业性试验.冷模试验表明，直流二次风对旋流燃烧器出口气流的流动和混合特性有重要影响，它可改变气流的旋流强度、中心回流区的大小，调节一、二次风之间混合的强弱.热态工业性试验研究了直流二次风对燃烧器出口区域的气氛场的影响，得出了直流二次风开度对燃烧器区NOx、锅炉排烟中NOx及燃烧效率的影响规律.关键词旋流煤粉燃烧器；浓淡燃烧；空气动力特性；NOx控制. Effects of the non－swirl secondary air jet on the flow properties and NO x emission of radial bias combustion swirl burner SUN Rui, LI Zhengqi, SUN Shaozeng, CHEN Lizhe, WU Shaohua, QINYukun(School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute ofTechnology,Harbin 150001)Abstract The isothermal experiments and pilot tests have been conducted to study the effects of the non－swirl secondary air on the characters of the new type swirl burner－radial bias combustion (RBC) swirl pulverized coal burner.The isothermal experiments show that the non－swirl jet had great influence on the flow pattern and mixing characters of the flow issuing from the swirl burner.Pilot tests also showed that the formation of a large amount of NO x was related to the oxygen condition in the start stage of combustion.The increasing non－swirl second air created a reducing condition downstream the burner inlet,so the emission of NO x was abated.In addition,as the mixing among jets was intense in the downstream,higher combustion efficiency was maintained.Keywords swirl pulverized coal burner,off－stoichiometric combustion,aerodynamic properties,NO x control.在我国电站锅炉中，多采用煤粉燃烧方式，燃用的煤质多为劣质煤，而且煤质经常变动，所以现在电力工业的一个重要任务就是保证煤粉燃烧的高效和稳定.另外，氮氧化物(NOx)是锅炉排入大气中的有害污染物之一，降低发电厂排烟中的NOx是减轻大气污染的重要任务.研究表明，煤燃烧过程中形成的NOx 有以下3种：燃料型NOx(FuelNOx )、热力型NOx(Thermal NOx)、快速型NOx(Prompt NOx).其中，快速型NOx 所占比例很小，燃烧型NOx约占75%以上，热力型NOx约占25%以下［1］.热力型NOx 主要与烟气温度有关，随烟气温度的降低，热力型NOx生成量减小，氧浓度(化学当量比)对它影响很小.燃料型NOx主要与氧浓度有关，在很大的范围内几乎与温度无关，当火焰中的气氛处于缺氧条件下，含氮的基团和NO、H反应生成分子N2，燃料型NOx的生成量将降低.因而，减少燃料型氮氧化物排放的主要措施是降低火焰中的氧浓度，增强还原性气氛，延长含氮基团在还原性气氛中的停留时间，从而降低燃料氮向燃料型NOx的转化率.图1 径向浓淡旋流煤粉燃烧器简图1.炉墙2.直流二次风通道3.旋流器4.旋流二次风通道5.一次风通道 6.中心管7.点火装置8.直流二次风挡板9.煤粉浓缩器10.淡一次风通道11.浓一次风通道Fig.1 Diagram of the radial bias combustion swirl (RBC) burner 旋流煤粉燃烧器卷吸周围的流体形成中心回流区，利用回流的高温烟气加热、引燃风粉混合物，具有很强的火焰稳定能力；同时气粉分离(或煤粉浓缩)和二次风分级配风技术，可以使燃烧过程得以稳定和强化，并同时实现低NOx排放［2］.文献［3］提出了将煤粉气流分成浓淡两股的径向浓淡旋流煤粉燃烧器，结构见图1.由于新型旋流燃烧器同时具有稳燃、高效、防结渣、低NOx排放等优良性能，日益得到广泛应用［4］，文献［5—7］研究了喷口结构、配风条件对新型旋流燃烧器流动及燃烧特性的影响.直流二次风对燃烧器出口空气动力特性的作用直接影响到一次风风粉混合物的着火、燃尽及污染物的排放，所以本文针对直流二次风与旋流二次风的不同配比条件下，对燃烧器的出口冷态流场及热态NOx 排放特性进行了综合试验研究.1 冷态试验1.1 冷态试验设备和方法试验用燃烧器模型是按原型燃烧器的1/5制成(模型燃烧器直径d＝200mm)，采用了弯头五孔球型测针对燃烧器出口旋转射流的时均速度进行测量.试验中保证一、二次风和浓、淡一次风出口动量比及总风量不变，调整直流、旋流二次风的风量分配来改变直流二次风风率.试验工况参数见表1.表1 不同直流二次风率下冷态试验参数Table 1 Test Parameters at the different non－swirling secondaryair ratios——直流二次风风量占总二次风风量的百分比注：Qz1.2 旋转射流的流动特性工况1、3燃烧器出口速度和静压分布的测量结果见图2.在直流二次风风率很小(Qz=0)的工况下，二次风出口截面位置(r=67—101mm)轴向速度剖面呈比较光顺的抛物线分布，并存在轴向速度最大值，轴向出口速度的另一峰值恰好位于一次风出口(r=36—67mm)位置，数值是二次风出口最大速度的一半左右.出口截面处的切向速度近似呈朗肯涡结构，最大切向速度处于二次风环形喷口中心位置.可见对于整个射流出口截面的流动结构起主导作用的是二次风环形射流.在射流出口中心线附近可测量到轴向反向流动的回流区，其边界位置存在较大的速度梯度，具有较强的湍流输运能力，有利于一次风气流与回流区内的流体及二次风气流之间进行热质交换.直流二次风风率较大(Qz＝30%)时，二次风出口截面轴向速度剖面出现超过平均速度两倍以上的速度峰值，速度峰值的位置恰是直流二次风喷口的位置(r=92—100mm)，这是由于较大的直流二次风动量引起的，这一股直流气流减小了射流的旋转动量，使射流的旋流强度［8］降低，限制了射流的扩展，将射流向中心压缩，使中心回流区减小并很快封闭.随直流二次风率的增加，回流区尺寸迅速减小，回流区长度由工况1的400mm缩小到工况4的200mm，最大直径从280mm减小到160mm，射流扩展角由74.0°变到56.3°.图2 工况1和工况3出口气流的轴向、径向和切向速度(u、v、w)及静压(Ps)分布(x——燃烧器轴线方向距离，r——燃烧器半径方向距离)Fig.2 Profiles of axial,radial,tangential velocity and static pressure of the jets of test 1 and test 31.3 直流二次风对一、二次风混合的影响直流二次风风率加大时，一、二次风气流前期混合减弱，混合速度有所降低，使浓缩后煤粉气流保持在较高浓度下，有利于在煤粉气流着火的前期形成富燃料的还原性气氛，减少燃料型NOx的生成；同时由于燃烧器扩口的作用和气流的旋转特性，使一、二次风后期的均匀混合并没有受到影响，直流二次风与旋流二次风的相互作用使湍流脉动加强，促进了气流的后期混合，保证了高的燃烧效率［5］．2 热态工业性试验2.1 试验锅炉新华电厂1号锅炉是在220t/h燃油锅炉的基础上改造成燃煤锅炉(HG—220/9.8—YM型)，8只新型旋流燃烧器在前墙分上下两层布置，两台中速磨煤机分别为上、下两层燃烧器供粉.旋流二次风及直流二次风风道入口处分别装有调节档板，可调节旋流、直流二次风风量比率.清河发电厂6号炉为EΠ—670/140型锅炉，16只旋流燃烧器分上、下两层在两侧墙对冲布置，仅将下层8只燃烧器改为新型燃烧器，其余8只仍为原有燃烧器.2.2 测试仪器和试验方法NOx浓度测量采用的德国MSI电子公司MSI-Compact型气体分析仪，NO浓度的量程为0—2000ppm,NO2浓度的量程为0—200ppm，NOx体积浓度的测量结果取NO和NO2体积浓度之和，并折算至O2浓度为6%条件下.CO浓度的量程为0—4000ppm,NOx、CO仪器分辨率为1ppm,O2浓度的分辨率为0.1%.尾部烟气取样是从锅炉尾部烟道中抽取，按GB10184－88《电站锅炉性能试验规程》的规定，在烟道内采用6点取样，经混合器混合后再抽入气体分析仪进行测量.燃烧器区的烟气样通过一水冷枪取出.新华1号炉试验机组负荷为50MW，直流二次风档板开度分别为0、50%、100%.清河6号炉试验机组负荷稳定在140MW，直流二次风档板开度分别为0、100%.试验时燃用煤的煤质分析见表2，两种试验煤样均为挥发份较高的烟煤.表2 试验时煤样工业分析及元素分析Table 2 The Proximate and ultimate analysis of tested coals2.3 热态试验结果2.3.1 新华1号炉热态试验在旋流二次风风门全开、直流二次风风门全关的情况下，沿2号燃烧器中心线轴线方向(O2、CO、NOx)气氛分布如图3，测量的位置正处于中心回流区内，因为旋流燃烧器早期混合强烈，特别是回流区内的烟气成份基本分布均匀，所以测量的结果能够反应煤粉气流着火和燃烧初期的情况.在燃烧器出口附近，由于煤粉气流还没有着火及中心风管仍通有一定的冷却风，使氧保持在接近空气中氧浓度的高水平.随着气流发展，煤粉气流受热析出挥发份开始燃烧，在0.2D—0.5D区域是挥发份大量析出并强烈燃烧的位置，氧由于挥发份的燃烧迅速消耗，导致回流区内的氧浓度在0.4D处达到最低点，氧浓度最低点的位置反映了煤粉气流着火点的远近.同时在0.2D—0.5D区域内随挥发分析出的含氮基团与含氧化合物反应大量生成燃料型NOx ，NOx的生成量迅速增加，浓度在0.4D处达到最大值，并在其下游基本保持不变.由于旋转射流混合作用强烈，挥发份能得到充足的氧进行反应，CO处于较低水平.随着气流向下游发展，由于二次风的混入，氧浓度有所提高，这为焦炭后期充分燃尽提供了保证.图4、5、6是直流二次风风门在不同开度下燃烧器轴线方向的气氛分布.由冷态试验可知，随着直流二次风风量的增大，旋流强度减弱，一次风与外层气流混合推迟，所以直流二次风风门开大混合进入到射流中心的氧将减小，燃烧器中心线氧浓度降低(图4).新型旋流燃烧器采用不旋转的一次风，随着旋流强度的减小，将有更多的煤粉颗粒进入回流区.较高的煤粉浓度能保证着火稳定，使燃烧器出口处回流区内保持较高温度水平，挥发份处于富燃料状态下燃烧.同时焦炭也是在较低的氧浓度、富燃料状态下燃烧，回流区内的还原性气氛得以加强，这由CO浓度大幅度增加得到证实(见图5).同时随着直流二次风风率的增大，由于还原性气氛加强，减少了含氮基团与含氧基团反应的机会，燃料型NOx 的生成量减小，对于热力型NOx，中心回流区直径减小，回流量减小，燃烧器区温度有所下降［4］，使热力型NOx生成量也减小，所以在煤粉气流着火、燃烧强烈区域NOx的生成量明显减小(见图6).图3 2号燃烧器沿中心线方向烟气中NOx 、CO、O2浓度分布(D——实际燃烧器直径，740mm)Fig.3 Axial profiles of NOx、NO、O2 concentration of No.2 burner图4 不同直流二次风风门开度下，2号燃烧器沿中心线方向烟气中O2浓度的分布(b——直流二次风风门开度)Fig.4 Axial profiles of O2 concentration of No.2 burner at different positions of non－swirling secondary air damper图5 不同直流二次风风门开度下，2号燃烧器沿中心线方向烟气中CO浓度的分布Fig.5 Axial profiles of CO concentration of No.2 burner at different positions of non－swirling secondary air damper图6 不同直流二次风风门开度下，2号燃烧器沿中心线方向烟气中NOx浓度的分布concentration of No.2 burner at Fig.6 Axial profiles of NOxdifferent positions of non－swirling secondary air damper排放及锅炉固体不完全燃烧损失的表3 直流二次风对220t/h锅炉NOx影响Table 3 The Effects on the NOemission and burnoutxof the 220t/h boiler直流二次风风门的开度对尾部排烟中的NOx的影响及对固体不完全燃烧损失的影响见表3，由省煤器出口氧量可以看出，燃烧器直流二次风风门开度的增大对尾部烟气中含氧量影响很小，说明其开度对整个锅炉的一二次风配风比率影响不大.由于燃烧器出口处还原性气氛的增强，减少了煤粉气流着火初期的燃料型NOx 的生成量，尾部NOx的排放量因之下降，由359ppm下降至331ppm，下降了近10%；尾部烟气中CO的含量平均为18.7ppm，气体不完全燃烧热损失可以忽略不计.由于浓煤粉气流良好的稳燃作用，煤粉气流的着火位置没有明显推后，直流二次风风率的增加加强了气流的后期混合，使煤粉颗粒更充分的燃尽，固体不完全燃烧损失由2.98%下降至2.03%，下降约1%，燃烧效率得到提高.2.3.2 清河6号炉热态试验虽然锅炉在低负荷下运行(电负荷为14MW，约为67%额定负荷)，但炉内火焰依然明亮，测量下层燃烧器区的烟气温度达1100℃，飞灰及炉渣可燃物含量分别为1.35%、4.9%，排烟中CO含量为21ppm,燃烧效率达98.47%.尾部烟气取样分析结果如表4，燃烧器直流二次风挡板由0开至100%，甲、乙侧氧量波动不大，其NOx 排放量由234ppm降至190ppm，下降近20%.表4 直流二次风对670t/h锅炉NOx排放的影响Table 4 The effects on the NOxemission of the670t/h boiler新华电厂1号炉是由油炉改成，炉膛容积小，炉膛容积和截面热负荷均较高，燃烧器区温度高，有利于热力型NOx的生成，锅炉尾部排烟中NOx 排放量平均为342.3ppm(701.8mg/m3，折O2＝6%)，较之清河6号炉排烟中NOx 平均211.4ppm(433.4mg/m3，折O2＝6％）的排放量有所增加.但两台锅炉由于改装了径向浓淡旋流煤粉燃烧器，在保证高的燃烧效率下，NOx 的排放量均大大低于我国普通旋流煤粉燃烧器NOx排放水平.3 结论(1) 在喷口结构不变的情况下，直流二次风对旋流燃烧器的出口气流特性有很强的影响.随着直流二次风风率的增加，旋流强度减小，射流被向内侧压缩，中心回流区范围有所减小.(2) 随着直流二次风的增加，有利于在煤粉燃烧的初期形成还原性气氛，在试验的煤种和锅炉负荷条的生成量件下，直流二次风风门由全关到全开，煤粉气流着火初期NOx降低，尾部排烟中的氮氧化物含量降低.同时，由于后期混合的加强，固体不完全燃烧损失下降，燃烧效率得到提高.(3) 径向浓淡旋流煤粉燃烧器由于在煤粉着火初期保持了较高的煤粉浓度，可以大幅度降低锅炉排烟中NO的含量，减小锅炉排烟对大气的污染.x致谢：山东工业大学李京同志参加了冷态试验和部分热态试验的工作，在此表示衷心地感谢.* 本课题为“九五”国家重点科技攻关资助项目作者单位：(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001) 参考文献1 Pershing D W,Wendt J O L.Pulverlized coal combustion:The influence of flame temperature and coal composition on thermal and fuel NO,sixteenth symposium (international) on combustion.ThexCombustion Institute,Pittsburgh,Pennsylvania,USA.1976.389—399 2 韩才元.高浓度煤粉燃烧理论和技术发展现状.电站系统工程，1993，9(4)：40—453 孙绍增等.一种径向浓淡旋流煤粉燃烧器.专利号：ZL 93 2 44359.1，19934 李争起等.径向浓淡旋流煤粉燃烧器的工业性试验研究.动力工程，1998，18(4)：63—675 马春元等.径向浓淡旋流煤粉燃烧器的冷态试验研究.动力工程，1997，17(1)：10—156 孙锐等.旋流燃烧器喷口结构对出口气流特性影响的冷态试验研究.中国工程热物理学会燃烧学术会议论文集.宜昌：中国工程热物理学会.1995.Ⅱ—50—557 李争起等.配风方式对旋流煤粉燃烧器NO的排放及煤粉燃尽的影x响.动力工程，1997，17(2)：27—318 岑可法等.燃烧流体力学.北京：水利电力出版社.1991。
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第27卷第29期中国电机工程学报V ol.27 No.29 Oct. 20072007年10月Proceedings of the CSEE ©2007 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2007) 29-0056-06 中图分类号：TK223 文献标识码：A 学科分类号：470⋅20燃尽风与水平浓淡燃烧联用对NO x生成的影响张晓辉，孙 锐，孙绍增，秦 明(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江省哈尔滨市 150001)Effects of Combined Application of OFA and Horizontal Bias Burner on NO xEmission CharacteristicsZHANG Xiao-hui, SUN Rui, SUN Shao-zeng, QIN Ming（School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China）ABSTRACT: An experimental investigation to reduce the NO x emission during burning bituminous coal has been carried out in a 220 t/h tangential pulverized coal firing rectangle furnace, with a technique combining horizontal bias combustion (HBC) burners in the primary zone and retrofitted seperated over fire air (SOFA) nozzles above the tertiary air. The influences of SOFA on NO x emission and unburned carbon in fly ash were experimentally studied. Results show that the amount of NO x emission is decreased to less than 450 mg/m3 adopting the suitable arrangement of OFA , when the time equals 0.32s as the fuel flows from top primary air to OFA, and reasonable distribution of secondary air, when the excess air coefficient equals 0.85. The unburned carbon content in fly ash is as low as 1.6%-2% at the same time. Adjusting the distribution of secondary air can also improve the tube temperature distribution of superheater.KEY WORDS: staging combustion technique；over fire air；horizontal pulverized coal bias combustor；NO x emission；unburned carbon content in fly ash；pulverized fuel boiler摘要：针对燃烧器采用四角切圆矩形炉膛布置方式的某燃用烟煤220t/h锅炉，在主燃烧区域通过采用水平浓淡燃烧器、在三次风上层加装高位燃尽风喷口(SOFA)，采取燃料水平分级与空气垂直分级结合的方式进行改造，降低氮氧化物(NO x)排放水平。
研究了SOFA对锅炉NO x排放和飞灰可燃物的影响规律。
试验结果表明，当采用合理的燃尽风布置，煤粉由上层一次风喷口至OFA喷口间的流动时间保持在0.32s左右时，采用合理的二次风配风调节方式，主燃烧器区域过量空气系数控制在0.85时，机组NO x排放量可降低到450mg/m3以下。
同时，对飞灰含碳量影响较小，保持在基金项目：国家自然科学基金项目(50576020)；新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-05-0336)。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50576020).1.6%~2%之间，有效避免了过热器超温问题。
关键词：分级燃烧技术；燃尽风；水平浓淡煤粉燃烧器；NO x排放；飞灰含碳量；煤粉锅炉0引言煤燃烧过程中产生的氮氧化物(NO x)是大气污染的主要污染物之一。
NO x不仅本身是神经毒剂，而且会在大气中形成臭氧(O3)和酸雨，超标臭氧所导致的光化学烟雾，对人类健康危害极大，大气中的NO x形成酸雨，不仅对人类生活环境产生破坏，同时也制约着经济发展。
1NO x生成机理及控制手段1.1 NO x生成机理锅炉运行过程中生成的NO x是大气中NO x的主要来源。
煤燃烧过程中产生的NO x可分为3类，分别是燃料型、热力型和快速型，其中燃料型NO x 占锅炉排放NO x总量的75%~95%[1]。
近年来，以燃料中N赋存形态[2-3]及煤粉燃烧过程中产生的NO x的中间产物及来源为研究对象，展开了大量的研究。
在De Soete [4]提出的NO x生成模型基础上扩展的综合考虑热力型NO x及焦炭对NO的异相还原机理的NO x生成、控制机理是目前引用最广泛的NO x生成机理之一，见图1。
后续研究又对该控制机理进行了深入的扩展研究[5-7]，均认为还原性燃烧气氛对NO x的生成有显著的抑制作用。
因此，在各种燃烧法控制NO x 排放技术中，通过调整燃烧区域过量空气系数及风粉混合方式，对抑制、还原热解过程中析出的NO 及其中间产物起着重要作用[7]。
第29期张晓辉等： 燃尽风与水平浓淡燃烧联用对NO x 生成的影响57图1 NO 生成和还原机理Fig. 1 Principle of NO formation and reduction1.2 空气分级燃烧技术的进展燃烧区域的过量空气系数是燃料型NO x 的主要影响因素，几十年来，根据炉内一次风、二次风间的不同组合方式已开发出多种炉内空气分级燃烧技术。
目前空气分级技术总体上可分为3大类，分别是水平分级(concentric firing system 系列水平分级燃烧技术)、垂直分级(单级OFA 与多级OFA 系统)及两者相结合的空间立体式分级(LNCFSI 系统和LNCFSII 系统[8]及TFS2000系统)。
从这些技术出发，合理配置燃尽风系统，可降低20%~40%的NO x 排放。
1.3 水平浓淡低NO x 燃烧器技术两股一次风煤粉气流各自偏离化学当量比，可以有效地降低NO x 的生成。
浓煤粉气流是富燃料燃烧，使挥发分析出速度加快，更造成挥发分析出区域缺氧，促使含N 化合物生成N 2，从而达到低NO x 排放的目的。
淡侧煤粉气流由于煤粉浓度较小，含氮基团析出量小，这样与氧反应生成NO 的量较小，总体效应使浓淡分离后一次风产生NO 水平较普通型直流燃烧器小得多[9-12]。
秦明等[13]采用燃尽风与水平浓淡燃烧相结合的方式对某燃用褐煤670 t/h 六角切向燃烧锅炉进行了低NO x 试验研究，NO x 排放浓度下降23%以上。
针对环保的要求，考虑到电厂机组的实际运行状况，为能保证锅炉机组的经济性及可靠性，采用单级OFA 系统与水平浓淡低NO x 燃烧器相结合对某台HG-220/100-1型锅炉进行低NO x 燃烧系统改造，预期目标为NO x 排放450mg/m 3(ϕ(O 2)=6%)。
2 机组概况及改前运行情况2.1 机组概况哈尔滨锅炉厂生产的HG-220/100-1型自然循环汽包锅炉，固态排渣，采用两台钢球磨煤机、中储仓式制粉系统，热风送粉，燃烧器形式为直流、四角切圆，双层布置。
改造前锅炉NO x 排放量较高，达到681 mg/m 3。
锅炉主要技术参数、燃煤特性及改前试验工况分别见表1~3。
根据锅炉运行实际状况，采取空气分级燃烧(燃尽风)与水平浓淡煤粉燃烧相结合的炉内立体分级燃烧技术，来降低NO x 的排放，并进行相应的试验研究。
表1 改前试验工况(ϕ(O 2)=681mg/m 3)Tab. 1 Experimental condition before alteration(ϕ(O 2)=681mg/m 3)参数 主蒸汽流量/(t/h)主蒸汽温度/℃过热器壁温/℃数值 187.4 534.4 539参数 一级减温水量/(t/h)排烟温度/℃ϕ(CO)/(µL/L)数值 2.2/2.2 138.2 -参数 尾部烟气氧量/% 给水温度/℃送风机入口温度/℃数值8.31 223.9 27.49表2 锅炉主要技术参数Tab. 2 Main parameters of the boiler参数过热蒸汽 流量/(t/h) 过热蒸汽温度/℃过热蒸汽 压力/ MPa 锅筒工作压力/ MPa 给水温度/℃数值220 540 9.8 10.78 215 参数热风温度/℃冷风温 度/℃ 排烟温度/℃热效率/%数值336 20 120/118 92.3表3 燃煤特性Tab. 3 Ultimate and proximate analysis of coal煤种w (C ar )/%w (H ar )/% w (O ar )/% w (N ar )/%w (S ar )/%设计 69.48 4.18 7.22 0.82 1.78 改前试验47.91 3.28 9.53 0.75 1.01 改后试验46.16 2.86 6.41 0.76 1.78 煤种w (A ar )/%w (W t ) /% w (V daf ) /%Q net,ar /(kJ/kg) 设计 12.04 4.48 23.99 27170改前试验31.72 5.8 40.35 18470 改后试验35.54 6.4 37.98175402.2 燃尽风位置的确定燃尽风位置的确定取决于燃料由一次风进入炉膛后流动至燃尽风的停留时间。
煤粉在炉内的停留时间由文献[14]计算得到。