火電鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)

1、火電鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)隨著社會的發(fā)展，科技的進步，對能源的需要也日趨廣泛，由于 國際能源的緊缺，尤其是煤炭、原油等，給許多能源消耗大國帶來了 很大的壓力。目前隨著我國工業(yè)的發(fā)展，對火電鍋爐的要求也越發(fā)凸 顯其重要，截至2008年底全國火電鍋爐裝機容量約為7.9億kW，年 耗油量達到1990萬t，而污染物排放的問題也日趨突出。據(jù)統(tǒng)計我國 發(fā)電量每增加一千瓦，污染物排放放量就增加九個單位，而大氣中氮 氧化物90%來自于燃燒產(chǎn)物，這樣不僅加劇火電鍋爐燃燒能源的消耗， 也加大了污染物排放量，成為我國乃至全球關(guān)注的重點。在我國十一 五的規(guī)劃中，我國企業(yè)貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀不僅從火電鍋爐燃燒時節(jié) 約能源、減少

2、排放的入手，在技術(shù)上進行優(yōu)化，成為當前我國企業(yè)發(fā) 展的重點。一、火電燃煤鍋爐火電燃煤鍋爐就是以燃煤為主的鍋爐，經(jīng)過燃煤在鍋爐爐膛中燃 燒來釋放熱量，把熱媒水或其它有機熱載體加熱到一定溫度的熱能動 力設(shè)備。這樣的火電燃煤鍋爐通過煤炭熱量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，產(chǎn)生大量的蒸 汽，并將熱量有效的轉(zhuǎn)化，一部分被無工消耗，一部分變成了熱量， 不僅可以用于工業(yè)生產(chǎn)，也可以用于民用生活，可同時這樣的火電燃 煤鍋爐也存在這效率問題，由于在熱量轉(zhuǎn)化上不能全部轉(zhuǎn)化，這樣效 率降低，只有一些大型的火電燃煤鍋爐效率較高些，一般在60%80% 之間。目前我國火電燃煤鍋爐通常使用的機組為容量5億千瓦到9億 千瓦之間，到2007年我國首

3、臺百萬千瓦級超臨界鍋爐在上海成功投 運，也成為當今世界頂級的火電燃煤鍋爐發(fā)電機組，在煤耗、環(huán)保方 面的也凸顯其先進水平，不僅減少煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳和二氧化硫 等，也為我國的環(huán)保事業(yè)做出了巨大貢獻，是我國的經(jīng)濟建設(shè)重要力 量。二、火電燃煤鍋爐燃燒特性隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進步，人類對能源的需求也越來也凸顯 其重要性，節(jié)約能源、減少污染，成為一個世界話題。目前在我國火 電鍋爐是通過煤粉燃燒，在這個燃燒過程中會產(chǎn)生大量的氮氧化物， 在火電燃煤鍋爐燃燒時煤粉和空氣中各種氮的結(jié)合不同以及與氮進 行反應(yīng)的介質(zhì)成分的不同，使之火電鍋爐在燃燒過程中產(chǎn)生氮氧化物 的生成機理也不同，主要分為三種：1、熱力型火電

4、燃煤鍋爐燃燒時產(chǎn)生熱力，而這種熱力也同時有一部分轉(zhuǎn)化 成為氮氧化物。熱力型主要是指在火電燃煤鍋爐燃燒時在高溫下氧化 而生成的氮氧化物?？諝夂透邷叵碌难趸蔀橐谎趸臋C理反應(yīng) 的產(chǎn)物，火電鍋爐煤粉燃燒過程中產(chǎn)生的熱力型氮氧化物只占總排放 量的20%-30%。主要因素還是溫度、氧氣濃度和在高溫停留的時間。 其中溫度是影響熱力型氮氧化物的重要因素。因此，降低熱力型氮氧 化物的有效措施是降低燃燒溫度水平，避免產(chǎn)生局部高溫，降低氧氣 濃度，縮短在高溫區(qū)內(nèi)的停留時間等。2、燃料型燃料型是火電燃煤鍋爐燃燒時所用燃料中的有機氮化合物，在燃 燒過程中氧化生成的氮氧化物，其主要在燃料燃燒的初始階段生成。 燃料

5、型氮氧化物的生成機理十分復(fù)雜，到目前為止我們還尚未完全掌 握。主要原理是在一定的燃燒條件下，燃料中的雜環(huán)氮化物受熱分解， 并在脫揮發(fā)過程中大量的氣相燃料氮隨之揮發(fā)而釋放出來，從而被氧 化。燃料型氮氧化物的形成不僅與煤種的特性、煤的結(jié)構(gòu)、燃料中的 氮受熱分解后在揮發(fā)和焦氮中的比例、成分和分布有關(guān)，而且與燃燒 狀況主要包括氧的濃度、燃燒溫度及空氣的混合狀況相關(guān)，氧的濃度 越高，燃燒溫度越高，生成量越大。此外還與煙氣在高溫區(qū)滯留時間 有關(guān)，滯留時間越長，生成量就越大。3、快速型快速型是由于火電燃煤鍋爐燃燒時燃料中碳氫化合物分解生成 的原子團，與空氣進行反應(yīng)生成氮氧化物，此類氮氧化物主要在富燃 料火焰

6、中生成量比較多，也比較快。三、火電燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)的運用在我國隨著國民經(jīng)濟的快速增長，許多產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化調(diào)整，我國的 工業(yè)化的程度的加快，人們對電力、熱力的需求也越來越大，可同時 這些行業(yè)也成為我國的重大污染源，不僅會破壞臭氧層，也會形成光 化學(xué)煙霧和酸雨等嚴重危害，已越來越受到社會的關(guān)注，制約了我國 經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。目前節(jié)能環(huán)保、綠色工業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟可持 續(xù)發(fā)展的主要目標。如何保證在滿足負荷不變動的情況下提升火電鍋 爐的燃燒效率、減少污染物的排放成為當前的一個重要的問題。火電 燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化技術(shù)就是在保證鍋爐高效運行、減少排放的有效手 段。主要從降低氮氧化物燃燒器技術(shù)、空氣分級燃燒技

7、術(shù)、煙氣脫 硝技術(shù)這三方面入手。1、低氮氧化物燃燒器技術(shù)煤粉燃燒器是火電鍋爐燃燒系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。煤粉和燃燒所需 的空氣都是通過燃燒器送入爐膛的。燃燒器的性能對煤粉燃燒設(shè)備的 可用性和經(jīng)濟性起著主要作用。從氮氧化物生成機理來看，絕大部分 的燃料型是在煤粉著火階段生成的。因此，通過改進燃燒器結(jié)構(gòu)和改 變通過燃燒器的風煤比，實現(xiàn)在燃燒器著火區(qū)的燃燒過程中達到空氣 分層、燃料分級或煙氣再循環(huán)等效果，從而降低著火區(qū)的溫度和氧濃 度，抑制氮氧化物生成，同時保證煤粉著火和燃燒的需要。低氮氧化 物燃燒器主要有以一次風濃淡分離為主要特征，目標是控制燃燒溫度 以減少熱力型氮氧化物生成和分級燃燒。減少燃料型氮氧化

8、物生成。2、空氣分級燃燒技術(shù)空氣分級燃燒技術(shù)是利用一級富燃區(qū)燃料在缺氧條件下燃燒，降 低燃燒速度和燃燒溫度，減少熱力型氮氧化物生成，同時減少燃料中 釋放的含氮中間物向氮氧化物的轉(zhuǎn)化，抑制燃料型氮氧化物的生成。 而到了燃盡區(qū)，燃料則在富氧條件下燃盡，雖然不可避免地有一部分 殘留的氮會氧化成，但由于火焰溫度較低，其生成量很少，使得總量 降低?？諝夥旨壢紵瓤稍谌紵鲀?nèi)實現(xiàn)分級燃燒，也可在爐膛內(nèi)實 現(xiàn)分級。空氣分級燃燒技術(shù)主要形式，是軸向空氣分級燃燒和徑向空 氣分組燃燒。其主要目的是抑制氮氧化物的生成，降低排放濃度。3、煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)也就是選擇性催化還原法技術(shù)，是一種成熟的商業(yè) 性氮氧化物控制處理技術(shù)。其主要原理是在催化劑的作用下，以還原 劑與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并生成無毒無污染的氣體。目前選擇性催 化還原法已成為世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫 硝技術(shù)，也是我國控制氮氧化物污染的主要手段之一。目前不僅是我國乃至全球?qū)Νh(huán)境的保護，污染治理都成為關(guān)注的 重點。由于我國近些年的迅猛發(fā)展，也使得污染排放量逐年上升趨勢， 這樣不僅導(dǎo)致我國大氣污染的性質(zhì)發(fā)生根本性的變化，也產(chǎn)生一系列 城市和區(qū)域環(huán)境問題，對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成