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。
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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。