褐煤超临界锅炉NOX排放特性
超临界锅炉烟气脱硝介绍
反应器/催化剂
SCR 催化剂设计中要考虑其它因素
- 催化剂的寿命 - SO2 到 SO3 的转化率 - 使用NH3 的烟气最低温度 - 高温下催化剂的烧结 - As的毒化 - 碱土金属（ＣａＯ） - 碱金属（Na，K）的毒化 - 卤素（Ｃｌ）的毒化 - 飞灰磨损
上海交通大学 热能工程研究所
反应器/催化剂
反应器/催化剂
• 催化剂选型主要因素 • • • • 烟气中飞灰的含量 烟气中飞灰颗粒尺寸 反应器布置空间 ＳＣＲ烟气阻力要求
上海交通大学 热能工程研究所
反应器/催化剂
催化剂反应器尺寸设计的主要依据
- 要求的脱硝效率 - 容许的NH3 逃逸率 - 烟气流量以及进口NOx浓度 - 烟气侧压力降
上海交通大学 热能工程研究所
烟气脱硝技术
范浩杰 上海交通大学 热能工程研究所 E-mail:hjfan@ Tel:13020271864
上海交通大学 热能工程研究所
第一节 烟气脱硝技术概述
ＮＯｘ对环境的影响 ＮＯｘ的形成机理 ＮＯｘ的控制技术
上海交通大学 热能工程研究所
NOX 对人类健康和环境的影响
烟气/氨的混合
独特的氨的喷射栅格技术
- 数值模拟 - 物理模化试验 - 大量的工程应用实践
- ＮＨ３/NOx良好的混合 - ＮＨ３/ＮＯｘ沿烟道截面均匀的分布 - 氨喷射孔不积灰
上海交通大学 热能工程研究所
烟气/氨的混合 静态混合器的应用
- 获得高的脱硝效率 - 良好的低负荷脱硝性能 - 需要一定的布置和混合空间 - 额外的烟气阻力
上海交通大学 热能工程研究所
• 蜂窝式
• • • Cormetech Argillon Ceram
1000MW超超临界塔式炉锅炉运行优化调整降低NOx生成
1000MW超超临界塔式炉锅炉运行优化调整降低NOx生成摘要：由于锅炉燃烧过程中生成的氮氧化物(主要为NO及NO2)严重地污染了环境，抑制NOx的生成已成为大容量锅炉的燃烧器设计及运行时必须考虑的主要问题之一。
铜山华润电厂2×1000MW自2009年投产以来，一直都高度重视机组SCR脱硝装置的运行投入。
针对铜山华润电厂的锅炉特性，通过一段时间对机组运行情况的观察及锅炉运行优化调整，有效的降低SCR脱硝装置入口烟气NOx含量，控制烟囱入口NOx折算值不超过100mg/Nm3，并降低SCR脱硝装置的喷氨量，达到节能减排的标准，有效保证环保电价。
关键词：SCR、燃烧、脱硝、富氧燃烧1 概述铜山华润电厂2×1000MW 超超临界机组锅炉由上海锅炉厂有限公司制造，型号SG-3044/27.46-M535，为3044t/h 超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛塔式布置、一次中间再热、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通风的锅炉。
本锅炉燃烧系统是低NOx同轴燃烧系统LNCFS，其目的是为了控制燃烧装置的NOx排放，控制NOx原理是空气分级技术。
通过对铜山华润电厂1000MW三期机组SCR脱硝装置喷氨量和SCR入口烟气NOx含量的分析和统计，喷氨量和入口烟气NOx含量一直偏高。
机组在高负荷工况下，SCR入口烟气NOx含量一般维持在300mg/Nm3左右，喷氨量维持在520Nm3/h左右居高不下。
通过一段时间对机组运行情况的观察及锅炉运行优化调整，在保证机组的安全经济运行的情况下，有效地降低SCR入口烟气NOx含量和SCR装置的喷氨量。
控制SCR入口烟气NOx含量在220 mg/Nm3以下，控制喷氨量在400Nm3/h以下，有效的控制烟囱入口NOx折算值不超标，达到节能减排的标准。
2 SCR入口烟气NOx偏高的影响因素锅炉燃烧过程中生成的NOx一般可分为两大类：燃料中的氮生成燃料型NOx和空气中的氮在高温下与氧反应生成的NOx（热力型NOx和快速型NOx）。
超超临界锅炉介绍
左侧墙
410 100%MCR
前墙
右侧墙
后墙
400
390
380
最大温差
燃烧方式 切圆燃烧
切圆燃烧(设置节流圈) 对冲燃烧方式
20oC 10oC 7oC
前后墙对冲燃烧方式:热空气配风简单可靠
来自AH 大风箱
燃尽风 燃烧器 燃烧器 燃烧器
来自AH
4：锅炉旁路系统采用带炉水再循环泵的启动 系统，虽然系统相对复杂，但在锅炉启动和 低负荷运行时可以回收大量的工质和热量， 同时保证启动系统的运行更加安全可靠。
• 由垂直水冷壁进口集箱拉出三倍于引入螺旋管数 量的管子 进入垂直水冷壁，垂直管与螺旋管的管 数比为 3：1。这种结构的过渡段水冷壁可以把 螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。
• 过热器受热面由四部份组成，第一部份为顶棚及 后竖井烟道四壁及后竖井分隔墙； 第二部份是布 置在尾部竖井后烟道内的低温过热器；第三部份 是位于炉膛上部的屏式过 热器；第四部份是位于 折焰角上方的高温过热器。
井冈山电厂运行部
主要内容
1. 超临界基本概念及直流锅炉的特点 2. 锅炉整体布置介绍 3. 主要受热面介绍 4. 超超临界锅炉存在的主要问题 5. 启动系统介绍、特点
第一章 超临界基本概念 及直流锅炉的特点
• 热力学理论认为，在22.129MPa、温度374℃时，水的汽化会在一瞬间 完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相 区存在，两者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等， 因此在临界压力下无法维持自然循环，只能采用直流炉。超临界直流 炉的汽水行程如图所示。
2060 26.15 605 1638.8 4.62 4.67 349 603 292 132 93
超(超)临界锅炉的特点
超（超）临界锅炉的特点一、引言随着我国火力发电事业的快速发展和节能、环保要求的日趋严格，提高燃煤机组的容量与蒸汽参数，进一步降低煤耗是大势所趋。
在这个基础上，节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，已越来越受到国内外的高度重视。
超超临界机组因其煤耗低，节约能源，我国已经把大幅度提高发电效率、加速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施。
尽管在同等蒸汽参数情况下，联合循环的效率比蒸汽循环的效率高10%左右，但是，由于PF-BC和IGCC尚处于试验或示范阶段，在技术上还存在许多不完善之处，而超临界技术已十分成熟，超超临界机组也已批量投运，且积累了良好的运行经验，国外已有一套完整而成熟的设计、制造技术。
因此，技术成熟的大容量超临界和超超临界机组将是我国清洁煤发电技术的主要发展方向，也是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题的最现实和最有效的途径。
超超临界压力锅炉的关键技术是多方面的，在材料的选择、水冷壁系统及其水动力安全性、受热面布置、再热系统汽温的调控等多方面均存在设计和制造上的高难技术。
二、超（超）临界锅炉的特点超临界机组区别与普通机组主要有以下特点：1、蒸汽参数的选择机组的蒸汽参数是决定机组热经济性的重要因素。
一般压力为16.6～31.0MPa、温度在535~600℃的范围内，压力每提高1MPa，机组的热效率上升0.18％~0.29％：新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就提高0.25％~0.3％；因此提高蒸汽参数是提高机组热效率的重要途径。
目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准，下表列举了一些发达国家的典型机组的参数[1]。
现在常规的超临界机组采用的蒸汽参数为24.1MPa、538℃/566℃。
一般认为蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580℃称为超超临界。
研究分析[2]指出对600/600℃这一温度等级，当主汽压力自25MPa升高到28MPa，锅炉岛和汽机岛的钢耗量将分别增加3.5％和2%。
浅析1000MW超超临界锅炉降低NOx排放的措施
３ ． ２ 脱 销 系统 调 整
次中间再热、采用烟气档板调节再热汽温 、平衡 通风、露天布置、
锅 炉 ＮＯ ｘ 生成量 与燃料 特性 ，锅 炉负荷 （ 氧 量、炉膛 温度、制 催化剂层数按 ２ ＋ １ 模式布置 ，初装 ２层预 留 １ 层。２ 层催化剂条件下脱 粉系统运行方 式、燃烧配风方式）息息相关 。而脱硝 系统 的被控过程 硝效率不小于 ５ ０ ％， 反应器及装置辅助系统容量按脱硝效率不小于 ８ ０ ％ 具有大 滞后 、非 线性、时变 性及 Ｎ Ｏ ｘ 测量 会失真等 特点 ，按 照我厂 的空间及荷载来设计。 脱硝催化剂采用蜂窝式催化剂 ， 还原剂采用液氨 。 脱 硝系统停止喷氨的最低烟温为 ３ ０ ０ ℃，最高连续运行烟温 ４ ２ ０ ℃。 的控制逻辑策略 ，对脱硝系统进行如下运行调整 。
但 随着温度的上 升 ，热力型 ＮＯｘ生成 量迅速增加 ，温度达 １ ６ ０ ０ ℃以 上时 ，热力型 ＮＯｘ占 ＮＯｘ生成总量的 ２ ５ ％－ ３ ０ ％； 而又氧化生成 ＮＯｘ ，占到 ＮＯｘ总量的 ７ ０ ％￣ ８ ０ ％；
（ ２ ）在 相同负荷下 ，中下层磨运 行时 Ｎ Ｏ ｘ 会少于上层磨运 行。 中低 负荷工况下尽量保持 中下层 磨运行 ，如需运行上层磨 ，也应尽 量 台磨运 行比 ４台磨运行对减少 Ｎ Ｏ ｘ 生成量是非常有效的 ； （ ３ ）开大燃尽风 。适当降低主 燃烧器 区域 的氧量能减 少 ＮＯ ｘ ， 特别是提高燃尽风量效果较好。但 当燃尽 风开度 超过 ７ ０ ％再 继续提高 燃尽风量时效果提高不明显 ； （ ４ ）各燃烧器 层制粉 出力按正 三角调整 ，二次风 出力按倒 三角
超临界锅炉的技术特点
37 35 10
15
20
25
30
35
蒸汽参数MPa (初温℃/再热温℃/再热温℃)
不同蒸汽参数、再热次数和参数对发电厂供电热效率的影响
超（超）临界机组的可靠性
美国初期 蒸汽参数过高，当时冶金工业 难以提供满足 31MPa，621/566/566℃的合理钢材，投运后事故 频繁，可靠性、可用率低，后降低参数运行，取得了 比较满意的业绩。
一次再热，烟煤
高效、绿色发电技术 高 效 发 电
流 化 床
洁 净 发 电
节 水 发 电
分 布 式 电 源
烟 气 循 环 流 化 床 脱 硫 其 它 节 水 技 术 燃 料 电 池 微 型 燃 气 轮 机 太 阳 光 发 电 风 力 发 电
新 型 发 电
超 临 界 机 组
联 合 循 环
多 联 产
煤 炭 加 工 与 转 化
水冷壁的形式和流体温度
内螺纹垂直管屏水冷壁特点
优点： 水冷壁阻力较小，可降低给水泵耗电量，其水 冷壁的总阻力仅为螺旋管圈的一半左右。 与光管相比，内螺纹管的传热特性较好。 安装焊缝少，减少了安装工作量和焊口可能泄 漏机率，同时缩短了安装工期。 水冷壁本身支吊，且支承结构和刚性梁结构简 单，热应力小，可采用传统的支吊型式。 维护和检修较易，检查和更换管子较方便。 比螺旋管圈结渣轻。
采用螺旋管水冷壁具有如下的优点：
1）蒸发受热面采用螺旋管圈时，管子数目可按设计 要求而选取，不受炉膛大小的影响，可选取较粗 管径以增加水冷壁的刚度； 2）螺旋管圈热偏差小，工质流速高，水动力特性比 较稳定，不易出现膜态沸腾，又可防止产生偏高 的金属壁温； 3）无中间混合联箱，不会产生汽水混合物不均匀分 配的问题； 4）可采用光管，不必有制造工艺较复杂的内螺纹管， 而可实现锅炉的变压运行和带中间负荷的要求。
1000MW超超临界锅炉低氮燃烧器技术特性研究及设备优化探讨
2007.09
2008.12 2008.11 2009.06
上海锅炉厂有限公司
上海锅炉厂有限公司
第3代高级复合空气分级低NOx燃烧系统
已用于国华集团多台600MW机 组低氮燃烧器改造项目
NOx最低可达 ~100mg/Nm3
上海锅炉厂有限公司
三代低NOx燃烧技术一脉相承
第3代
第2代
第1代
上海锅炉厂有限公司
上海锅炉厂有限公司
低氮燃烧技术在调试实践中的特性
综合考虑NOx排放控制燃烧调整过程中的各影响因素，其最终手段是在保证 锅炉效率影响不大的情况下，确保燃烧过程中的风量分配比例合适、煤粉在燃 烧过程中在还原区停留的时间较长，不能只是简单的考虑单方面影响因素的变 化；同时，为了保证全负荷段及负荷变化过程中NOx排放均处于较低状态，需要 根据燃烧调整试验对二次风控制逻辑进行适当的改进。
上海锅炉厂有限公司
低氮燃烧技术在调试实践中的特性
NOx排放与CCOFA风的关系
CCOFA风风量的大小不仅关系到飞灰含碳量的高低，也关系到NOx排放量的 高低。 调试特性： 高负荷时由于投运的最上层燃烧器与CCOFA喷嘴距离较近，从燃烧高度上来 讲，投入大量CCOFA风相当于过早的提高了燃烧区域的过量空气系数，不利于 NOx的降低，一般情况下建议开度在20%左右，既不影响喷嘴的安全运行，也能 有效降低NOx，同时燃烧效率也得到保证；低负荷时，由于投运的最上燃烧器距 离CCOFA喷嘴距离较远，离SOFA距离更远，为了更好的控制NOx、保证燃烧效率 ，可适当开大CCOFA风，此过程相当于SOFA风两级送入，降低NOx效果更佳。
NOx排放 （O2=6%）
220mg/m3 190mg/m3
测试日期 2008.07 2010.05
660MW超临界褐煤锅炉技术特点
660MW超临界褐煤锅炉技术特点内蒙古上都发电有限公司660MW机组的锅炉由哈尔滨锅炉厂生产的HG—2141/25.4一HM型超临界直流锅炉。
着重分析了本台锅炉在蒸汽参数选择、变压运行、螺旋管圈水冷壁、内置式汽水分离器和燃烧系统5个方面的技术特点。
标签：锅炉超临界变压运行螺旋管圈水冷壁内置式汽水分离器1 设备介绍锅炉为变压运行、一次中间再热、平衡通风、墙式切圆燃烧、π型布置、全悬吊结构、超临界参数直流锅炉。
锅炉炉膛断面尺寸为20402×20072mm。
炉膛55748mm以下采用水平倾角为18.736°的螺旋水冷壁(488根),螺旋管通过中间集箱转换成垂直管屏(1468根)。
锅炉采用内置式汽水分离器,锅炉燃烧采用墙式切圆燃烧方式,燃烧器布置在水冷壁墙上,在炉膛内形成一个￠10900mm旋转圆火焰。
每只燃烧器中设有点火油枪,所用燃油为0号或-35号(冬季)柴油。
过热蒸汽温度靠一、二级减温水进行调节,再热蒸汽温度靠锅炉尾部竖井烟道的烟气挡板进行调节,再热器同时配有事故喷水。
锅炉配备7台HP碗式磨煤机、7台皮带式给煤机,采用正压、直吹式制粉系统。
锅炉风烟系统配备动叶可调轴流式送风机、引风机和一次风机各2台,2台三分仓回转式空气预热器。
2 锅炉特点2.1 超临界压力蒸汽参数选择①过热蒸汽压力:超临界参数锅炉过热蒸汽压力在设计上采用25.4MPa。
②过热蒸汽温度:过热蒸汽温度在设计上采用571℃。
③再热蒸汽温度采用569℃。
2.2 变压运行设计锅炉按变压运行要求设计,不仅能带基本负荷,也能满足快速变动负荷和低负荷的要求,低负荷时有较高的热效率,其运行特点有以下几方面。
①锅炉压力随机组负荷变化,部分负荷运行时蒸汽流量减小、比容增大,使得蒸汽容积流量随负荷变化而变化的幅度不大,因此机组效率在负荷变化时可以基本保持不变。
②低负荷运行时,过热汽温保持在额定值,压力降低,高压缸排汽焓值增加,再热汽温可调范围增加,提高了低负荷时的机组效率。
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A pplicationandPractice of NewTechnology
褐煤超临界锅炉 NOX 排放特性
The NOx Emission Characteristics of Lignite Supercritical Boiler
杨凯
（东方电气集团东方锅炉股份有限公司，成都 611731） YANG Kai
the combination of low-nitrogen combustion technology and selective catalytic reduction of flue gas denitrification (SCR). This paper mainly
introduces the NOXemission characteristics of a boiler designed to burn lignite in a supercritical unit in Indonesia. 揖关键词铱NOX；燃煤；排放
采用中速磨煤机冷一次风直吹式制粉系统，配 6 台磨煤
机，五运一备。煤粉细度：磨煤机出口煤粉细度为 R90=35%。 1.3.2 煤粉燃烧器及布置
煤粉燃烧器采用 OPCC 低氮燃烧器，采用前后墙对冲燃
烧的方式。36 只燃烧器分三层布置在炉膛前后墙上，使沿炉膛
宽度方向热负荷及烟气温度分布更均匀。燃烧器上部布置燃
单位 t/h MPa(g) 益 t/h MPa(g) MPa(g) 益 益 益
BMCR 2077.9
25.4 571 1744.6 4.66 4.47 323 569 282
TMCR 1931 25.22 571 1620 4.32 4.15 315 569 277
1.3 燃烧设备
1.3.1 制粉系统
【作者简介】杨凯（1975-），男，四川自贡人，工程师，从事电站锅炉 燃烧调整、性能优化试验研究。
尽风（OFA）风口，16 只燃尽风风口分别布置在前后墙上。
2 锅炉燃料特性分析
锅炉设计燃料为印度尼西亚当地的褐煤。印度尼西亚的褐
煤除了具有高水分、高挥发分的特点外，其灰分也特别低。灰分
通常在 4%耀8%。锅炉实际燃煤和设计燃煤的燃料特性见表 2。
揖Keywords铱NOX; coal-burning; emission
【中图分类号】TM621
【文献标志码】A
【文章编号】1673-1069（2019）07-0133-02
1 锅炉简介
1.1 概述
该工程为超临界参数燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界
参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、
最低，热值也与设计煤接近，NOX 的基础排放值偏高。
3 NOX 排放特性研究
影响锅炉 NOX 排放值的因素很多，除了煤质自身的因素 外，运行方式对锅炉的 NOX 排放影响也非常大。如运行时氧量 控制、磨煤机投运数量、燃尽风量等因素。只有在正确的方式下 运行，才能得到较高的锅炉热效率及较低的 NOX 排放值。
(Dongfang Boiler Group Co. Ltd., Dongfang Electric Corporation, Chengdu 611731, China)
揖摘 要铱NOX（氮氧化物）是燃煤电厂产生的主要污染物之一。燃煤电厂脱除 NOX 主要采用低氮燃烧技术和选择性催化还原烟气脱 硝技术（SCR）相结合的方式。论文主要介绍了印度尼西亚某超临界机组中锅炉设计燃煤为褐煤的 NOX 排放特性。 揖Abstract铱NOX(nitrogen oxides) is one of the main pollutants from coal-fired power plants. NOX removal in coal-fired power plants mainlyuses
全钢构架、全悬吊结构 装 型锅炉。锅炉型号为 DG2077.9/25.4-
域12 型[1]。
1.2 锅炉的主要设计参数
表 1 锅炉主要设计参数
项目 过热蒸汽流量 过热器出口蒸汽压力 过热器出口蒸汽温度 再热蒸汽流量 再热器进口蒸汽压力 再热器出口蒸汽压力 再热器进口蒸汽温度 再热器出口蒸汽温度 省煤器进口给水温度
表 2 实际燃煤和设计煤燃料特性
项目 符号 单位 煤样 1
水分 Mad
%
27.84
Mar % 42.05
灰分 Aar
%
4.47
挥发分 Vdaf % 52.78 热值 Qgr.ar Kcal/Kg 3607
Qnet,ar Kcal/Kg 3186
煤样 2 14.6
36.34 3.91
52.7 4019
另外，煤的热值受水分、灰分影响，其基础排放值的差距
过量空气系数超过 0.2 时，也就是燃尽风挡板开度超过 50% 后，NOX 排放值几乎没有变化。由试验结果可知，OPCC 低氮燃 烧器对燃用印度尼西亚褐煤锅炉降低自身的 NOX 排放值效果 很好，基础排放值低。而对炉膛整体分级燃烧降低 NOX 排放值 的效果则相对差一些，增加燃尽风率后，最多仅降低 32mg/m3。 3.2.2 磨煤机投运方式
133
中小企业管理与科技
Management &Technology of SME
NOX 减少。 在锅炉燃用煤样 1 期间，锅炉整体 NOX 排放值偏低。在不
同负荷运行和运行方式基本一致的条件下，燃用不同的入炉 煤时，锅炉 NOX 排放值不同。虽然燃用煤样 1 时锅炉 NOX 排 放值更低，但是煤样 1 由于全水分高，排烟温度高，锅炉效率 比燃用煤样 2 时更低。
3680
煤样 3 14.22
30.57 7.82
49.49 4011
3685
设计煤 校核煤 20.50 20.00
33.00 36.00 4.40 6.90
52.85 51.09 4000 3700
3692 3400
表中三个煤样为锅炉实际燃煤。煤样 1 全水分最高，低位
热值最低。煤样 3 是掺烧了煤矸石的混煤，其灰分最高，水分
3.1 煤质对 NOX 排放值的影响
该超临界燃煤锅炉设计燃煤为印度尼西亚褐煤，NOX 排 放值总体偏低。在不同时期燃用表 2 中所列的煤质，受到水 分、挥发分变化的影响，NOX 排放值还是有一定的差别。
在运行条件基本一致的情况下，煤质全水分高，锅炉 NOX 排放值低。主要是由于全水分越高，炉膛内温度越低，热力型