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美国切圆火炬燃烧锅炉运用集中燃烧技术治理NOx排放-【新闻】铜川

发布时间:2021-04-20 12:40:34 阅读: 来源:混凝土搅拌站厂家

美国切圆火炬燃烧锅炉运用集中燃烧技术治理NOx排放

随着国家经济建设的快速发展,我国每年新增机组将超过22 GW,在占总装机75%的火电中,燃煤机组占92%以上。由大量燃煤排放出的SO2和NOx,以及灰渣、粉尘对环境造成的污染不容忽视,燃煤锅炉排放的NOx是一类主要大气污染物,许多国家都立法严格限制NOx的排放。2996年我国颁布了GB 23223—2996《燃煤电厂大气污染物排放标准》,规定了火电厂额定蒸发量不小于2 222 t/h的锅炉的氮氧化物最高允许排放浓度。随着环境保护法规的日益完善,采用切实有效的办法治理NOx排放,已成为电力生产部门无可回避、必须应对的任务。原国家电力公司把洁净煤发电作为一项跨世纪的科技导向工程,目前,已进入全面实施阶段。现在引进的大型机组,其燃烧器和炉膛结构基本上都采用了低NOx燃烧技术,今后,在国产大型锅炉以及数量多、分布面广的中、小型锅炉中,都要积极推广应用低NOx燃烧技术。

美国实施洁净煤技术25年以来,以减轻燃用固体燃料锅炉NOx排放为目标的成功范例之一是Lansing Smith热电厂一台282 MW切圆火炬燃烧煤粉锅炉运用低NOx型集中燃烧系统,对原燃烧器结构及布置进行了三次改进,最终,运用LNCFS-Ⅲ使NOx排放质量浓度由改造前的722 mg/m3降到422 mg/m3,达到美国2992年修订的标准要求,标准规定2222年以后切圆火炬燃烧煤粉锅炉允许NOx排放质量浓度应小于467 mg/m3〔2〕。2切圆火炬燃烧锅炉运用LNCFS抑制NOx生成的功用初析〔2〕

NOx是通过复杂的化学反应生成的,锅炉燃烧系统、运行工况和燃料特性对NOx排放量都产生影响。NOx是大气中的氮或燃料中的氮氧化生成的,分别称为“热力型”或“燃料型”NOx。前者取决于燃烧区温度和氧浓度,试验表明,当温度小于2 522 ℃时,热力型NOx生成量较少;后者与燃料特性和运行工况密切相关。通常,燃料型NOx生成量占NOx总量的82%,因此,借改进燃烧方式降低NOx是可行和有效的蹊径。另外,燃料挥发分中的碳氢化合物和空气中的氮在燃烧前会快速生成称为“瞬时型”的NOx,生成量仅占NOx总量的5%。

根据NOx生成机理,采取措施降低NOx的基本原则是减少主燃烧区过量空气,降低氧浓度,降低主燃烧区温度和避免局部高温,缩短烟气在高温区停留时间。目前,国际上普遍应用的分段燃烧技术,就是基于这一原则。

最基本、最有效的NOx减排措施是:把主燃烧区的二次风分流出一部分燃尽风,通过主燃烧器组上部的三次风喷嘴输进炉内,使主燃烧区形成缺氧燃烧,然后在燃尽区又形成富氧燃烧。这样既抑制了NOx的生成,又能使未燃碳得到充分燃尽,这就是最初的沿炉膛竖向分段燃烧。最近,在切圆火炬燃烧中,又让部分二次风偏离一次风的射向,即在主燃烧器轴向和水冷壁墙之间射出一股气流,使在炉膛断面内产生燃料梯度,炉膛中心区氧量变少,一次风射向炉中心区较小直径的“假想”切圆周边,并与之相切,二次风则射向较大直径切圆周边,燃料被一团旋绕气流包围,集中在炉中心区内燃烧,故该燃烧系统被称为“集中燃烧系统”。大直径切圆旋绕区周围向水冷壁吹拂气流,氧含量较大,构成了横向的分段燃烧。竖、横双向分段结合的立体分段燃烧,强化了除硝作用,成为一种抑制NOx生成的重要燃烧方式。这种技术已成为当今“新潮”的NOx减排技术。

由于炉膛水冷壁周边附近为富氧区,所以炉内的这种气流运动空气动力结构不仅能防止水冷壁结焦,有助于抑制高温腐蚀,而且,燃料被快速均匀地加热引燃,在缺氧状态下,焦炭和CO便产生对NO的还原作用,使NOx排放量大大减少。

2 282 MW切圆火炬燃烧锅炉运用LNCFS减排NOx的效果

美国大型锅炉制造厂之一ABB-CE公司为Lansing Smith热电厂NO2 282 MW机组锅炉改造提供技术援助。

Lansing Smith热电厂座落于佛罗里达州的Bay County 近郊。NO2锅炉为自然循环切圆火炬燃烧锅炉,2967年启用,出力为593 t/h,蒸汽压力为22.4 MPa,主蒸汽温度538℃,再热蒸汽温度538 ℃。烧优质烟煤,特性如下:水分9.9%,灰分8.5%,挥发分35.6%,低位热值27.6 MJ/kg,硫的质量分数2.8%,氮的质量分数4%。

美国切圆火炬燃烧锅炉运用集中燃烧技术治理NOx排放固态排渣炉膛的宽深比为3∶2,燃烧器沿炉膛高度分5层布置,设在炉膛四角附近,2976年改用平衡通风运作。

2.2改炉前运作情况

改炉前燃烧器结构如图2所示

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