低NOx燃燒技術(shù)及改造

高級復合空氣分級燃燒技術(shù)在燃煤電廠的應用本次匯報主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級復合空氣分級燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的特點上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的應用技術(shù)背景氮氧化物（NOx）是燃煤電廠煙氣排放三大有害物（SO2，NOx及總懸浮顆粒物）之一燃煤電廠是NOx排放的最大來源《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）對火電廠的NOx排放提出了更高的要求國家環(huán)境保護部文件《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》提出低氮燃燒技術(shù)應作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)

煙氣中的NOx，NO占90%以上，NO2占5%-10%，產(chǎn)生機理一般分為如下三種：(a)熱力型，占～15%

燃燒時，空氣中氮在高溫下氧化產(chǎn)生的。當T<1500℃時,NO的生成量很少,而當T>1500℃時,T每增加100℃,反應速率增大6-7倍。(b)快速型，占～5%

燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應生成的NOx。NOx生成機理NOx的生成機理(c)燃料型NOx，占～80%燃料型NOx主要是燃料中的N元素和空氣中的O2反應，生成的NOx。燃料燃燒時，燃料中的N釋放出來，首先形成HCN/NHi等中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物根據(jù)氣氛不同，按下列反應生成NO或N2本次匯報主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級復合空氣分級燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的特點上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的應用上鍋低NOx煤粉燃燒技術(shù)發(fā)展階段技術(shù)描述開發(fā)時間第1代對沖同心正反切圓燃燒系統(tǒng)1987年第2代引進型低NOx切向燃燒系統(tǒng)LNCFS2003年第3代高級復合空氣分級低NOx燃燒系統(tǒng)2009年第1代同心切圓燃燒系統(tǒng)吳涇600MW亞臨界鍋爐全燒神混煤，240～600MW，NOx排放308～514mg/m3(O2=6%)第2代引進型低NOx切向燃燒系統(tǒng)LNCFS第2代引進型低NOx切向燃燒系統(tǒng)第2代低NOx切向燃燒系統(tǒng)的部分業(yè)績電廠名稱容量等級煤種負荷狀態(tài)NOx排放（O2=6%）測試日期外高橋#7爐1000MW超超臨界神華煤1000MW220mg/m32008.07陽西#1600MW超臨界神華煤600MW190mg/m32010.05可門#1600MW超臨界神華煤600MW180mg/m32007.09珠海#3600MW超臨界神華煤600MW183mg/m32008.12樂清#1600MW超臨界神華煤600MW200mg/m32008.11黃驊#3600MW超臨界神華煤600MW170mg/m32009.06已用于國華集團多臺600MW機組低氮燃燒器改造項目NOx最低可達110~130mg/Nm3第3代高級復合空氣分級低NOx燃燒系統(tǒng)三代低NOx燃燒技術(shù)一脈相承第1代第2代第3代本次匯報主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級復合空氣分級燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的特點上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的應用高級復合空氣分級燃燒技術(shù)研發(fā)歷程2009～20102010～20112010～20112010～2011機理研究(30KW一維爐)中試研究(3MW煤燃燒實驗平臺)數(shù)值計算(高性能計算機)新型低氮燃燒器設計30KW一維爐低NOx燃燒機理研究

該平臺是我國規(guī)模最大的兆瓦級多功能煤燃燒熱態(tài)實驗系統(tǒng)之一，可用于研究不同煤種的煤粉燃燒特性及燃煤大氣污染物排放特性。該項目以解決低NOx燃燒問題為主，可為低NOx燃燒研究提供實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)支持先進科研試驗平臺----3MW多功能煤燃燒熱態(tài)試驗平臺3MW多功能煤粉熱態(tài)實驗平臺實驗數(shù)值計算研究-爐膛燃燒數(shù)值計算研究-燃燼風道自主知識產(chǎn)權(quán)序號年份名稱專利類型專利號12009一種多級燃盡風布置方式發(fā)明ZL200910201413.522008多級還原風控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的方法發(fā)明ZL200810032736.132009一種低氮氧化物排放煤粉切向燃燒裝置發(fā)明200910054141.042008一種可自動調(diào)節(jié)著火點的快速著火煤粉噴嘴實用新型ZL200820155885.252009一種燃燒器二次風擋板開度指示裝置實用新型ZL200920073189.162009一種燃燒器風箱擴流裝置實用新型ZL200920073187.272009一種燃燒器間隙密封裝置實用新型ZL200920073186.882009一種高位燃盡風噴嘴實用新型ZL200920073193.892009一種燃燒器風箱導流板結(jié)構(gòu)實用新型ZL200920073188.7102008一種燃燒器小風箱實用新型ZL200820208590.7112008一種快速著火煤粉噴嘴實用新型ZL200820208588.X上鍋技術(shù)達到國際領先水平2012年5月8日，全國電力技術(shù)市場協(xié)會和電力規(guī)劃設計總院在北京共同組織召開了上海鍋爐廠有限公司開發(fā)的“高級復合空氣分級低NOx燃燒技術(shù)”成果鑒定會鑒定委員會認為上海鍋爐廠有限公司自主研發(fā)的“高級復合空氣分級低NOx燃燒技術(shù)”達到國際領先水平，一致同意通過該技術(shù)成果鑒定。本次匯報主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級復合空氣分級燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的特點上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的應用高級復合空氣分級技術(shù)介紹主要表現(xiàn)為建立早期穩(wěn)定著火和空氣分段燃燒技術(shù)實現(xiàn)NOx排放值得大幅降低。同過高位燃燼風、低位燃燼風兩段式空氣分級將爐膛劃分為四個區(qū)域：主燃區(qū)還原區(qū) 燃盡區(qū)Ⅰ燃盡區(qū)Ⅱ高級復合空氣分級技術(shù)介紹各功能區(qū)分析：（1）主燃區(qū)：煤粉燃燒的主要區(qū)域，整個爐膛的大部分熱量在該區(qū)被釋放出來，煤粉在主燃區(qū)著火、燃燒，釋放出煤粉中大部分氮元素，生成NOx及HCN/NHi等中間產(chǎn)物（2）還原區(qū)：主燃燒器上部到低位燃燼風之間的區(qū)域，主燃區(qū)生成的NOx與HCN/NHi等中間產(chǎn)物發(fā)生還原（3）燃盡區(qū)Ⅰ：部分燃盡風噴射進入爐膛，促進煤粉的進一步燃燒，同時保持該區(qū)域還原性氣氛，抑制并還原該區(qū)域NOx（4）燃盡區(qū)Ⅱ：剩余的燃盡風噴入爐膛，并在該區(qū)造成富氧狀態(tài)，以促進所有剩余煤粉的燃盡技術(shù)特點——燃燼風系統(tǒng)提高燃盡風的穿透深度和擾動，在燃燒后期提高風粉混合速度，在降低NOx排放的同時提高燃燒效率采用兩段分離燃盡風，保證爐內(nèi)空氣分布的最優(yōu)化，降低NOx排放提高了空氣分級燃燒對煤種的適應性燃燼風水平擺動作為調(diào)整煙溫偏差的有效手段；燃燼風上下擺動，可控制燃燒中心，調(diào)整爐膛出口煙溫技術(shù)特點——預置水平偏角的輔助風噴嘴（CFS）設計水平方向推遲一次風煤粉與二次風的混合，降低NOx生成風包粉，減少灰渣在水冷壁上的沉積在四周水冷壁形成富氧區(qū)，提高灰熔點溫度，減輕結(jié)渣，并降低高溫腐蝕傾向爐膛結(jié)渣的控制提高了下部爐膛的吸熱量，降低了爐膛出口煙氣溫度，減輕了上部爐膛的結(jié)渣技術(shù)特點——優(yōu)異的低負荷NOx排放性能采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)的二次風門檔板，減少漏風采用更高等級的一、二次風噴嘴材料，配合安裝測量噴嘴端部溫度的熱電偶，保護噴嘴優(yōu)化分離燃盡風風道設計，保證SOFA風箱風壓本次匯報主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級復合空氣分級燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的特點上鍋高級復合空氣分級燃燒技術(shù)的應用部分高級復合空氣分級技術(shù)應用業(yè)績電廠名稱機組容量（MW）鍋爐編號煤質(zhì)NOx排放（mg/m3)石洞口電廠3001-4煙煤230北侖電廠6001煙煤280吳涇電廠6007、8煙煤180臺山電廠6001、2、4煙煤110~120渭河電廠3004煙、貧混煤347貧煤532定洲電廠6002煙煤高負荷：110全負荷：13030上鍋低氮燃燒技術(shù)在臺山2號爐上的應用

（1）神混1（2）神混1+20%石炭NOx生成量改造實測值與目標值的比較

31改造后燃燒效率仍較高燃用設計煤種，600MW、450MW、330MW以及270MW負荷鍋爐效率修正后分別94.11%、94.35%、93.86%以及92.25%，均高于設計保證值與改前測試值燃用常用煤種，600MW與450MW負荷鍋爐效率修正后分別為94.06%與94.19%，均高于設計保證值與改前測試值。32改造后結(jié)渣情況燃用神混1時，前墻中部分隔屏下部有少量渣塊堆積，屏中、上部以及其余各屏壁面僅有零星掛渣，管壁清晰可見；燃用80%神混1+20%石炭煤時，前墻分隔屏各屏壁面僅有零星掛渣，管壁清晰可見。鍋爐尾部受熱面基本干凈、無明顯積灰與掛渣。爐內(nèi)燃燒器區(qū)域水冷壁面粘附少量熔渣，未發(fā)現(xiàn)大型渣塊。爐內(nèi)落渣大多為粘結(jié)強度很低的多孔性疏松渣，渣塊附著在管壁上的一面為未熔融的粘聚狀渣，稍有擾動就極易松動脫落，鍋爐吹灰期間蒸汽溫度波動較大。33改造后結(jié)渣情況屏再管壁基本無結(jié)渣

上鍋低氮改造技術(shù)在渭河4號爐上的應用項目符號單位設計煤種校核煤種Ⅰ校核煤種Ⅱ貧：煙=1：1全貧煤全煙煤水份Mt(Mar)%8.816.02511.6揮發(fā)份Vdaf%29.2623.9734.54灰份Aar%28.5733.3323.81碳Car%51.750.8452.56氫Har%3.062.883.24氧Oar%5.573.997.15氮Nar%0.610.670.55硫Sar%1.672.241.1低位發(fā)熱量OdwMJ/kg19.4119.1019.71煤粉細度R90%18-2218-