燃煤锅炉低氮燃烧改造技术原理及方案
燃煤锅炉低氮燃烧改造技术原理及方案
目录
• 引言 • 燃煤锅炉低氮燃烧技术原理 • 改造方案 • 实施步骤与注意事项 • 改造效果评估与优化建议 • 结论与展望
01 引言
背景介绍
随着我国经济的快速发展，能源需求 持续增长，燃煤锅炉作为主要的能源 供给设备之一，其排放的氮氧化物对 环境造成了严重污染。
注意事项
安全第一 质量保证 遵守法规 专业协作
在改造过程中，始终把安全放在第一位，确保施工过程不发生 安全事故。
确保改造工程质量，选用优质的材料和设备，严格把控施工工 艺。
改造过程应遵守国家和地方的相关环保法规，确保改造后的锅 炉氮氧化物排放达到标准。
充分利用专业人员的知识和经验，特别是在方案设计和技术实 施阶段，确保改造方案的科学性和可行性。
调整一次风和二次风比例
通过调整一次风和二次风的配比，控制燃料燃 烧过程中的氧气浓度，降低氮氧化物生成。
优化炉膛结构
改进炉膛设计，使炉膛内温度分布更加均匀，提高燃烧效率。
方案三：燃料分级燃烧技术
01
燃料分段燃烧
将燃料分成多段进行燃烧，降低 燃烧区的温度，减少氮氧化物生 成。
引入再燃区
02
03
优化再燃区结构
通过将燃料分成不同的阶段进行燃烧，降低氮氧 化物的生成。
国内外研究现状及发展趋势
国内外研究现状
国内外在低氮燃烧技术方面都有一定 的研究，但技术路线和应用情况有所 不同。
发展趋势
随着环保要求的提高，低氮燃烧技术 将更加受到重视，未来将有更多的研 究和应用。
03 改造方案
方案一：燃烧器改造
更换低氮燃烧器
通过更换低氮燃烧器，降低燃烧过程中氮氧化物的生 成量。
燃气锅炉超低氮排放改造原理及技术
随着国家政府对环境保护的重视以及近几年连续出台的大气污染防治攻坚战文件来看，各地环保局对当地企业强制要求并执行燃煤锅炉更换为低氮燃气锅炉，普通的燃气锅炉实施低氮改造。
普通的燃气锅炉尾气排放的有害颗粒物，例如氮氧化物、一氧化碳等，成为大气污染的罪魁祸首，因此锅炉的低氮改造将会是一些生产企业及供暖单位迫切面临的任务。
那么，大家只知道锅炉需要改造，但是，燃气锅炉超低氮排放改造的原理是什么，需要什么技术能实现超低氮排放呢？下面，由中鼎锅炉专业技术人员给大家简单介绍一下。
1、氮氧化物危害氮氧化物即一氧化氮、二氧化氮等气体，为高温条件下，空气中的氮气和氧气化合反应生成。
氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，硝酸是酸雨的成因之一;它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。
酸雨危害是多方面的，包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。
酸雨可使儿童免疫功能下降，慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加，同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。
酸雨还可使农作物大幅度减产，特别是小麦，在酸雨影响下，可减产13%至34%。
大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。
酸雨对森林和其他植物危害也较大，常使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重，最终造成大面积死亡。
2、氮氧化物排放标准我们知道用燃气锅炉替代燃煤锅炉能够大大降低污染，普通的燃气锅炉氮氧化物排放高于30毫克，这意味着大部分普通的燃气锅炉都达不到30mg以下，除非配有低氮燃烧机，但是使用低氮燃烧机的锅炉本身也是需要有特殊的要求的，那就是对锅炉炉膛尺寸需要加大，中鼎锅炉最新生产的低氮燃气锅炉专门针对环保政策要求的NOX排放30mg以下，且配置超低氮燃烧器，能安全、稳定、高效地运行，每一台出厂的低氮锅炉均能达到低氮排放达标。
3、甲烷-空气燃烧过程氮化学基本原理燃烧理论将NOx的生成分为热力型NOx（Thermal NOx）、快速型NOx （Prompt NOx）和燃料型NOx（Fuel NOx）。
燃煤锅炉的低氮燃烧改造
燃煤锅炉的低氮燃烧改造发布时间：2023-07-25T02:59:11.383Z 来源：《新型城镇化》2023年16期作者：姜耀方[导读] 低氮燃烧改造通常包括以下措施：燃烧调整：通过调整煤粉的供给方式、燃烧室结构和空气分布，优化燃烧过程，使燃烧温度均匀分布，减少煤粉的过剩空气系数，降低燃烧温度，从而减少NOx的生成。
徐州华鑫发电有限公司江苏省徐州市 221000摘要：燃煤锅炉的低氮燃烧改造是一种旨在减少燃煤锅炉排放的氮氧化物（NOx）的技术措施。
燃煤锅炉是传统的能源供热设备，但其燃烧过程会产生大量的NOx，这对环境和人体健康都带来了负面影响。
低氮燃烧改造旨在通过改变燃烧过程，降低燃烧温度和延长燃烧时间，从而减少NOx的生成和排放。
关键词：燃煤锅炉低氮燃烧燃烧器氮氧化物热力性能引言低氮燃烧改造通常包括以下措施：燃烧调整：通过调整煤粉的供给方式、燃烧室结构和空气分布，优化燃烧过程，使燃烧温度均匀分布，减少煤粉的过剩空气系数，降低燃烧温度，从而减少NOx的生成。
燃烧器改造：采用低氮燃烧器替代传统燃烧器，低氮燃烧器具有良好的混合性和燃烧稳定性，能够有效控制燃烧过程中的温度和氧浓度，降低NOx的生成。
排烟氮氧化物减排技术：采用氮氧化物减排技术，如选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR），通过添加氨水或尿素等还原剂，在高温下将NOx还原为氮气和水蒸气，从而降低排放浓度。
本文将结合低氮燃烧技术在燃煤锅炉的应用现状进行分析，并针对性的提出改造措施，并对改造效果进行验证。
1工程概况本文所研究燃煤锅炉为330MW，在实际生产中配置了6套直吹制粉系统和30只旋流燃烧器；该型燃煤锅炉采用对冲燃烧方式应用。
本文所研究燃煤锅炉的主要技术参数，如表1所示。
表1 燃煤锅炉主要技术指标图1 燃煤锅炉燃烧器基本结构示意图如图1所示，燃煤锅炉燃烧器主要包括有旋流控制机构、一次风挡板、二次风挡板控制机构、二次风旋流叶片、三次风旋流叶片等组成[2]。
低氮燃烧技术原理
低氮燃烧技术原理
低氮燃烧技术，是指在燃烧过程中将NOx的产生控制在一定范围内的一种技术。
对于燃煤锅炉，低氮燃烧主要是指减少燃料中的氮化合物的生成量。
燃烧过程中，生成的NOx有两种形态：一种是NOX，一种是氮氧化物。
当燃烧器中的空气过剩系数与燃料种类、负荷、煤种等因素相匹配时，NOX就会很低；当燃烧过程中存在高温区时，温度较高时，燃料中氮化合物被氧化成氮氧化氮，这样NOX就会急剧升高；当燃烧过程中存在还原性气氛时，燃料中的氮氧化合物被还原成氮气；当燃烧器结构设计不合理，空气过剩系数过大或燃料种类与负荷不匹配时，燃烧器中的氧气过量系数过小，这时燃烧反应生成的氮氧会以NOX形式向空气中逃逸。
为减少NOX排放，国内外均采用降低燃料氮化合物生成量的方法来控制锅炉的NOx排放。
主要措施是优化燃烧过程、改进空气系统及改善燃烧条件等。
1.合理选择燃料及负荷
合理选择燃料是控制锅炉NOx生成量的有效途径。
—— 1 —1 —。
燃气锅炉低氮燃烧改造方案
燃气锅炉低氮燃烧改造方案燃气锅炉低氮燃烧改造方案目标1.实施燃气锅炉低氮燃烧改造，使其达到环保要求；2.减少氮氧化物的排放，从而改善大气质量；3.提高燃烧效率，降低能源消耗。
方案概述为了实现以上目标，我们提出以下方案：1. 锅炉氧气控制系统升级通过升级锅炉氧气控制系统，调整气体进入燃烧室的氧气含量，以达到低氮燃烧效果。
具体步骤如下：•安装氧气传感器，实时监测燃烧室内的氧气浓度；•配置氧气控制阀门，根据传感器反馈的氧气浓度进行调节；•通过智能控制系统，稳定氧气浓度在适宜的范围内；•实施定期检测和校准，确保系统稳定可靠运行。
2. 燃烧室结构调整针对燃烧室结构进行调整，以提高燃烧效率和降低氮氧化物的生成。
具体措施如下：•加装预混板，使气体和空气更好地混合；•优化喷嘴设计，实现均匀燃烧；•加设燃烧室过量空气探测器，控制燃烧室内空气流量，降低过量空气率；•配置可调节燃烧器，实现灵活调节燃烧参数。
3. 定期维护与保养为了保证燃气锅炉低氮燃烧效果的持久稳定，需要进行定期维护与保养。
具体措施如下：•清洗和更换燃烧器内的积碳和灰尘；•检查和调整各个传感器和控制阀门的工作状态；•检查和清洗烟道和换热器，以提高热传递效率；•定期监测燃烧室内的氧气浓度、排放氮氧化物的含量。
预期效果通过实施上述方案，我们预计将达到以下效果：1.氮氧化物排放浓度显著降低，满足环保要求；2.锅炉燃烧效率提升，能源利用效率提高；3.燃烧室运行更加稳定，减少故障和维修次数；4.降低锅炉运行成本，节约燃气资源。
结论通过燃气锅炉低氮燃烧改造方案的实施，我们将有效改善大气质量，减少氮氧化物的排放，同时提高能源利用效率。
这一方案将使您的锅炉达到环保要求，并带来长期的经济效益。
如需了解更多详细信息，请与我们联系。
4. 燃气供应系统优化优化燃气供应系统是改造燃气锅炉低氮燃烧的重要环节，可以提高燃烧稳定性和能源利用效率。
具体措施如下：•升级燃气管道和控制阀门，优化气体流量和压力控制；•加装燃气调压装置，稳定供气压力；•安装燃气流量计，精确掌握燃气消耗情况；•配置燃气自动供给系统，实现智能化控制。
浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术
浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术燃煤锅炉是我国当今主要的供热设备之一，而其烟气中含有大量的氮氧化物对环境造成了污染。
因此，如何实现燃煤锅炉的低氮燃烧，减少氮氧化物排放，是一个必须解决的问题。
目前，低氮燃烧技术广泛应用于燃煤锅炉中，通常采用以下三种方法：燃烧控制技术、燃烧添加剂技术和燃烧改进技术。
燃烧控制技术主要采用两步骤燃烧法，即在燃烧工艺的前段添加一定数量的空气，形成还原气氛，使部分NOx转化为N2；在后段添加适量的空气，进一步氧化NOx，减少排放。
此外，还可以采用高效燃烧器、燃烧过程智能控制等技术，降低燃烧温度和氮氧化物因素的生成。
燃烧添加剂技术是在燃烧过程中添加还原剂或氧化剂，改变燃烧过程中的氧氮比，从而减少NOx的生成。
目前主要使用的添加剂有NH3、尿素、氨水、氧化钙等。
通过添加还原剂来降低燃烧温度、加强还原作用，将NOx还原为N2。
而添加氧化剂则增加氧化反应，将NOx转化为NO2，通过后续处理将其减少排放。
燃烧改进技术是对燃烧设备的结构和参数进行优化改进，以降低燃烧过程中的燃烧温度和气体停留时间。
目前主要采用的技术有SNCR技术、SCR技术、高炉煤气直入式锅炉技术等。
其中，SCR技术是目前应用最广泛的一种技术，通过添加催化剂，在烟气中将NOx还原为N2和H2O。
通过以上的三种技术应用，可以实现燃煤锅炉的低氮燃烧，降低NOx的排放。
但是需要注意的是，不同技术的适用范围和效果不同，需要根据实际应用情况进行选择。
同时，对于加强对大气污染治理的要求，我们也需要努力寻求更加低氮的燃烧技术和治理措施，保护环境和人民健康。
浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术
浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术燃煤锅炉是工业生产中常用的热能设备，其主要燃料为煤炭，但传统的燃煤锅炉存在着严重的污染问题，如大量的氮氧化物的排放。
为了减少能源消耗和污染物的排放，燃煤锅炉低氮燃烧技术得到了广泛的关注和研究。
燃煤锅炉低氮燃烧技术是在燃煤锅炉燃烧的过程中控制燃烧过程，减少生成的氮氧化物排放的技术。
其主要原理是通过改变燃烧过程的氧气量、燃料的分布等参数，使得燃烧反应的温度和气氛达到一定的条件，从而减少氮氧化物的生成。
低氮燃烧技术的发展主要经历了分层燃烧、风分层燃烧、气体再循环等阶段。
分层燃烧技术是通过分层燃烧器将燃料分成几个不同的燃烧层，从而控制燃料的燃烧速度和温度，减少氮氧化物排放。
风分层燃烧技术通过风口分层、燃烧分层、混合分层等措施，控制燃料和空气的分布比例，进一步降低氮氧化物的排放量。
气体再循环技术是通过将部分燃烧后的废气再次送回锅炉内部燃烧，降低燃烧温度和氮氧化物的生成。
低氮燃烧技术的应用可以带来显著的经济和环境效益。
一方面，减少了污染物的排放，符合国家的环保要求，也有助于企业的可持续发展；另一方面，低氮燃烧技术可以提高燃煤锅炉的热效率，降低企业和个人的能源消耗，节约能源和成本。
然而，低氮燃烧技术在实践中也面临一些挑战和难题。
首先，低氮燃烧技术的成本相对较高，需要增加相关的设备和控制系统，对企业的投资也较为庞大；其次，低氮燃烧技术的稳定性和可靠性有待进一步提高，需要结合具体的燃煤锅炉进行优化和调整；此外，低氮燃烧技术的应用范围和规模较为有限，更多的研究和推广仍需进行。
因此，燃煤锅炉低氮燃烧技术是实现清洁能源和环保产业的重要手段之一，但其应用仍需进一步完善和改进。
我们需要不断地进行技术创新和优化，提高低氮燃烧技术的效率和稳定性，使其更好地适用于实际生产和社会需求。
浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术
浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术燃煤锅炉是工业和生活生产中常用的一种设备，但由于其燃烧过程中会排放大量氮氧化物，会对环境和人体健康产生潜在的危害，因此，燃煤锅炉低氮燃烧技术的研究和应用十分重要。
燃煤锅炉低氮燃烧技术的目的就是降低燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)的排放量。
常见的低氮燃烧技术包括:炉内掺氧技术、分级燃烧技术、倾斜燃烧技术、再燃技术和SNCR（选择性非催化还原）技术。
炉内掺氧技术是一种将燃烧空气分为两部分，把其中一部分氧气引入燃烧室的距离火焰最近的区域（炉喉区），另一部分氧气在火焰上方进入燃烧室的技术。
这种方法可以使燃烧过程中氧气和燃料更充分地混合，促进燃料的完全燃烧，降低NOx的排放。
但是，这种技术需要加装掺氧设备，成本较高。
分级燃烧技术是将燃料在锅炉燃烧时分为两级进行，第一级在较低的燃烧条件下进行，生成的NOx较少；第二级在较高的燃烧条件下进行，此时可以用来燃烧一些难燃的燃料，燃烧效率更高，同时也可以降低NOx排放。
然而，这种技术需要增加炉墙的复杂设计，成本较高，并且需要对锅炉的操作要求更高。
倾斜燃烧技术是利用流体动力学的原理，使燃料在燃烧室内呈偏斜分布。
研究表明，当燃烧室内呈偏斜分布时，燃料和空气混合更加充分，可以使NOx排放减少。
然而，这种技术具有一定的局限性，适用于一些规模较小的锅炉，对于大型锅炉则难以实现。
再燃技术是一种在燃料燃烧室中注入少量的再燃料进行再燃的技术。
这种技术可以在极短的时间内使燃料完全燃烧，减少未完全燃烧产生的NOx。
此外，再燃气的产生还可提升锅炉燃烧室内流体的混合，也有助于提高燃烧效率。
SNCR技术则是通过给燃烧室注入一种还原剂（如氨水、尿素等），并加热使其分解，产生氢气和氨气，再与NOx进行反应，生成氮气和水。
这种技术可以有效地降低NOx的排放，但其降低效果与还原剂的添加量、反应室的温度、氨水尿素的纯度等因素有关。
总的来说，各种低氮燃烧技术都具有其各自的优缺点，燃煤锅炉低氮燃烧技术的选择需要根据具体的应用情况和经济效益来综合考虑。
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1.1 NOx生成类型
• 氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，包括NOx（一氧化氮(NO)、二氧 化氮(NO2) )、氧化二氮(N2O)等。在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%10%。 • NOX按生成机理的不同分为三类：热力型 、快速型和燃料型，其中燃料型占60%～ 95%。 • 研究表明，煤中氮几乎全部以有机物的形式存在。形态主要是吡咯型、吡啶型和 季氮，其中吡咯型氮和吡啶型氮是煤中氮的主要存在形式。
1.3 低氮燃烧的必要性
• NOx减排, 技术已不是障碍, 关键要选择适合自己的技术; • 无论对于SCR或SNCR, 先采用低氮燃烧技术, 都可节约投资和运行成本; • 采用低NOx燃烧技术, 大部分在役老机组都有较大的减排空间; • 近几年投运的新机组, 大多已采用了先进的低氮燃烧技术，基本没有改造空 间，但还可通过燃烧优化降低NOx排放。
6 500
5 400
4
3
2
O
2
1
300 200
0
100
9:36:10 10:02:50 10:29:30 10:56:10 11:22:50
试验时间
2.2 低氧燃烧技术
氧 量 对 和 热 效 率 的 影 响 （
660MW)
NOx
130mg/m3/O2
2.2 低氧燃烧技术
某300MW贫煤锅炉氧量对NOx和热损失影响
2.3 分级配风技术
（2）径向空气分级燃烧 将二次风射流轴线向水冷壁偏转一定角度，形成一次风煤粉气流在内，二
低氮燃烧及改造
广东电网公司电力科学研究院
1 低氮燃烧的必要性
1.1 NOx生成类型 1.2 低NOx控制方法 1.3 低氮燃烧必要性
2 低氮燃烧的调整技术
2.1 基本原理 2.2 低氧燃烧技术 2.3 分级配风技术
2.4 配煤掺烧技术
3 低氮燃烧改造
3.1 低NOx燃烧器 3.2 空气分级的燃烧器布置 3.3 烟煤锅炉低氮燃烧系统改造实例 3.4 无烟煤锅炉低氮燃烧改造要点
1.1 NOx生成类型
• 热力型氮：空气中氮在高温下氧化产生
O2 N 2O N O N 2 NO N N O2 NO O
在高温下总生成式为
N2 O2 2NO
NO
1 2 O2
NO2
1.1 NOx生成类型
• 快速型氮： 在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，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。
1.1 NOx生成类型
• 燃料型氮：由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。
煤燃烧中的氮化学
一次热解
二次热解
氧化
还原
挥发分氮
碳黑氮
原煤氮
焦炭氮
HCN NH3
N2O
还原
NO
N2
残余焦炭氮
煤氮的反应路线取决于氮的赋存形态及其所处的反应环境!
1.2 低NOx控制方法
➢ 低NOx控制的一次措施：控制NOx的生成 1）低NOx燃烧器 2）空气分级（二段燃烧） 3）燃料再燃（三段燃烧） ➢ 低NOx控制的二次措施：将生成的NOx还原 4）SNCR炉内喷氨脱硝 5）SCR尾部烟气脱硝
NOx脱除效率 ％
1.2 低NOx控制方法
100 各种脱硝技术的脱硝效率
80% 80
40～ 70％
60 30～ 50％
40 30～40％
燃料再燃 控制NOx 空气分级 控制NOx
低NOx 燃烧器
20
15～ 20％
0
空气分级 低NOx燃烧器 再燃 SNCR SCR
燃尽风 主燃区
SNCR 控制NOx
SCR的 催化剂系统
SCR 控制NOx
氨的 喷射系统
氨的 输送系统
氨的 储存系统
1.1 NOx生成类型ຫໍສະໝຸດ 空气中的氮燃料氮的转化
NOx
N2
杂环氮
生
成 和 破
烃生成物中 结合的氮
坏
的 化
氰 （HCN，CN）
学
途
径
氰氧化物
（OCN，HNCO）
NOx
还原性气氛 氧化性气氛
氨类（NH3， NH2，NH，N）
N2
再燃
烃生成物 CH,CH2
N2O H
NOx
1.1 NOx生成类型
热力型 燃料型 快速型
2.2 低氧燃烧技术
低氧燃烧技术存在的问题： • 飞灰可燃物升高 • 锅炉热效率有可能下降 • 结渣、高温腐蚀、高温氧化等不利因素增加 • 壁温有可能超温 • 汽温可能超温或欠温
2.2 低氧燃烧技术
如何实现低氧燃烧： • 采用更细的煤粉细度 • 保证均匀的风粉分配 • 合理的配煤掺烧方案 实现方法：
2.3 分级配风技术
“火上风”喷口 一次风煤粉 和二次风
α: 1.1~1.2
α: 0.8~0.9
轴向空气分级燃烧
2.3 分级配风技术
NOx (ppm)(6% O2)
600
500
400
300
200
100
0
1.3 1.2 1.1
1
0.9 0.8
一级燃烧区过量空气系数a1
N:1.0% N:1.15% N:2.6%
2 低氮燃烧的调整技术 2.1 基本原理 2.2 低氧燃烧技术 2.3 分级配风技术 2.4 配煤掺烧技术
2.1 基本原理
• 低氮燃烧的基本原则：控制燃烧温度以减少“热力”型NOx的生成，和（或）减 少燃料氮与燃烧空气中氧的混合，通过形成富燃区域将燃料NOx还原成N2，以减少 “燃料”型NOx，在煤热解完成后，再将二次风分级送入以完成焦炭燃烧。
• 安全稳定燃烧和减排NOx恰好构成了一对矛盾，现行各种低NOx燃烧方法对炉内 火焰稳定性和燃料的完全燃烧程度都有明显不利的影响，因此选择合理的NOx控制 措施必须兼顾燃烧经济性和安全性的影响。
2.2 低氧燃烧技术
氧量 (%) NOx (mg/mg3, @6% O2)
10
2#炉
800
9
8
NOx
7
700 600
通过燃烧优化试验，在经济性、安全性和低NOx排放之间取得平 衡，得到经济运行氧量曲线。
2.3 分级配风技术
（1）轴向空气分级燃烧 在燃烧器上方一定位置处开设一层或多层燃尽风喷口，将助燃空气沿炉膛轴
向分级送入炉内。在第一阶段，将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%～ 75%左右，燃料先在贫氧条件下燃烧。此时第一燃烧区内过剩空气系数α<1，降低了 燃烧区内的燃烧速度和温度水平。使燃料中的N在还原性气氛中转化成NOx的量减少， 而且将已生成的NOx部分还原，使NOx排放量减少。在燃尽风喷口附近的第二燃烧区 内，喷入的空气与第一燃烧区内生成的烟气混合，剩余燃料在α>1的富氧条件下完 成燃烧过程。