低NOX燃烧技术

电厂锅炉低NO X燃烧技术的探讨

周炜，李戈

（浙江省电力公司，浙江杭州310007）

摘要：文章论述了电站燃煤锅炉降低的NO X的燃烧技术，介绍了国际上流行的低燃烧器以及目前正在研究的煤粉再燃降低的NO X燃烧技术，并对三次风煤

粉作为再燃燃料的可能性进行探讨。

关键词：NO X；燃烧；再燃；三次风

0 前言

燃煤燃烧过程中排放的NO X气体是危害大，且较难处理的大气污染物，它不仅刺激人的呼吸系统，损害动植物，破坏臭氧层，而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一。我国是燃煤大国，开展对降低NO X排放的治理具有十分重要的意义。

国内外在降低锅炉NO X排放方面进行的工作大致可分为以下3个方面：

（1）锅炉燃烧技术的改进。

（2）无催化情况下向炉内喷氨水。

（3）有催化物的氨水喷射系统。

后两类技术都是在锅炉燃烧生成NO X以后，用氨来还原NO X。这不仅增加设

备投资和运行维护费用，还可能引起预热器等锅炉尾部受热面的堵塞等。因此，要降低NO X的排放量，更有效的方法是改进炉内燃烧状况。

1燃烧技术的改进措施

目前，锅炉燃烧技术的改进主要有：低NO X燃烧器；分段燃烧技术；炉膛内降低NO X技术和烟气再循环等。有关资料表明，综合考虑NO X值和成本两个方面，使用低NO X燃烧器和炉膛内降低NO X是既经济又最有效方法。炉膛内降低NO X技

术包括：

（1）采用分级混合燃烧，降低氧浓度和燃烧温度以及将燃烧器喷嘴出口燃料分为浓稀两相。在主燃烧器实行低氧，低温燃烧降低NO X生成。在燃烧器顶部设置燃烬风喷嘴（OFA），配以不同的风量，燃尽在主燃烧区低氧条件下产生的未燃气体和碳份。分级燃烧主要使燃烧完全和降低NO X排放为最佳。

（2）采用分级配风的方法有：

1）在配风方式上使煤粉气流与“二次风”气流的混合燃烧分为两个“区域”进行。在一次燃烧区内煤粉是在“缺氧”（一般控制空气系数n＝0．7～0．75）的工况下进行着火燃烧。一次燃烧区中未燃尽的煤粉颗粒（焦碳）与余下的燃烧空气（分级二次风）在二次燃烧区进行混合、燃尽。

2）燃烧器主风箱中设置一定数量的富裕喷嘴，当烟气中未燃物上升到排放标准以上时，分别投入运行。

（3）控制送入炉膛的燃料和风量分配均匀，通过测量把燃料偏差控制在5％以内，风量偏差在10％以内，达到优化燃烧，降低NO X的目的。

2 国外开发的低NO X烧煤燃烧器

（1）墙置式分级混合烧煤燃烧器（西德斯坦因缪勒公司生产）

燃烧器为圆形墙置式，前后墙对冲布置的轴向旋流燃烧器，从燃烧器中心管圆形截面流出的是中心二次风。燃烧器烧油时才投入中心二次风，烧煤时其中心二次风挡板几乎处于关闭状态。煤粉一次风气流是由环行截面喷入炉膛。除中心风外，下剩的二次风分成周界风和分级风两部分。周界风的环行喷口处于煤粉喷口的外侧，两者同心。分级风的喷口布置在燃烧器外围，该喷口可以是圆形的也可以是缝隙式。分级风用挡板进行调节。煤粉一次风和周界风在燃烧器出口附近形成一个低于理论空气量运行的一次燃烧区。而分级风以分股射流的方式从一次火焰外部喷入燃尽区，保证了煤粉的完全燃烧。

Weihen电站0．7万kW燃煤锅炉改装为分级混合燃烧器后，满负荷运行时，当分级风接近关闭时，测得锅炉的NO X排放量为550 mg／m3，投用分级风后，当控制一次燃烧区的空气系数为n1＝0．9时，NO X排放量为335 mg／m3，约减少了40％；当n1＝0．75时，NO X排放量为270 mg／m3，约减少了50％。

（2）多股火焰燃烧器（美国福斯特惠勒（FW）公司生产）

该燃烧器采用两层二次风，煤粉一次风气流经环行通道喷出四股射流，每股射流各自形成火焰。此燃烧器一次风的多股喷射和二次风的双层配风方式，能保证在喷口6．83～3．05 m的范围内，燃烧区的空气量维持在60％～70％的理论空气量。预期的锅炉的NO X排放量为0．21 b／106 Btu（150～155mg／m3）。

（3）DMB燃烧器（美国能源和环境研究所（EER）生产）

具有3个同心的环行喷口中心煤粉一次风喷口和内外层双调风器的二次风喷口。以上3个喷口供给的风量总和为70％的理论空气量。另外，在燃烧器的周围布置了几个空气喷嘴，引入的三次空气量使锅炉炉膛具有20％的空气过剩量，用以保证煤粉颗粒的燃尽。预期的锅炉的NO X排放量为0．451b／106 Btu。

（4）SGR煤粉燃烧器（日本三菱重工生产）

其结构是煤粉一次风喷嘴与辅助二次风喷嘴相间布置，与传统的切向燃烧器相比，SGR煤粉燃烧器在结构上具有如下特点：

1）在煤粉喷嘴的上下方各布置一个再循环烟气分隔（SGR）喷嘴，通过SGR 喷嘴向炉膛喷入再循环烟气。

2）由于SGR喷嘴的存在，使煤粉隔仓和辅助

三次风的间距加大。

3）SGR的煤粉喷嘴出口是渐扩型，用以保证煤粉气流靠近喷嘴出口发生着火，并起着稳定火焰的作用。

SGR射流对一、二次风射流的分隔作用，把煤粉的燃烧过程分为两个燃烧区，它的NO X排放量是一次燃烧区生成的（NO X）p和二次燃烧区生成的（NO X）s的总和。预期锅炉的NO X排放量为0．21b／106 Btu（150～155 mg／m3）。

（5）HTNR低NO X烧煤烧器（荷兰拔伯葛－日立公司生产）

HTNR燃烧器的火焰能提供使主燃区生成的部分NO X在火焰中再度被还原的必要条件，从而降低火焰中的NO X。

（6）切向燃煤PM（Polution Minimun）燃烧器（三菱重工研制）

三菱重工研制的切向燃煤PM燃烧器，PM燃烧器的关键部位是分离器，它由靠近燃烧器的一次风管的一个弯头及两个喷口组成。煤粉气流流过分离器时进行简单的惯性分离，富粉流进入上喷口，贫粉流进入下喷口，实行浓淡分离。此外，