低NOx燃烧技术及改造

高级复合空气分级燃烧技术在燃煤电厂的应用本次汇报主要内容技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用技术背景氮氧化物（NOx）是燃煤电厂烟气排放三大有害物（SO2，NOx及总悬浮颗粒物）之一燃煤电厂是NOx排放的最大来源《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）对火电厂的NOx排放提出了更高的要求国家环境保护部文件《火电厂氮氧化物防治技术政策》提出低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术

烟气中的NOx，NO占90%以上，NO2占5%-10%，产生机理一般分为如下三种：(a)热力型，占～15%

燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生的。当T<1500℃时,NO的生成量很少,而当T>1500℃时,T每增加100℃,反应速率增大6-7倍。(b)快速型，占～5%

燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx。NOx生成机理NOx的生成机理(c)燃料型NOx，占～80%燃料型NOx主要是燃料中的N元素和空气中的O2反应，生成的NOx。燃料燃烧时，燃料中的N释放出来，首先形成HCN/NHi等中间产物，中间产物根据气氛不同，按下列反应生成NO或N2本次汇报主要内容技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上锅低NOx煤粉燃烧技术发展阶段技术描述开发时间第1代对冲同心正反切圆燃烧系统1987年第2代引进型低NOx切向燃烧系统LNCFS2003年第3代高级复合空气分级低NOx燃烧系统2009年第1代同心切圆燃烧系统吴泾600MW亚临界锅炉全烧神混煤，240～600MW，NOx排放308～514mg/m3(O2=6%)第2代引进型低NOx切向燃烧系统LNCFS第2代引进型低NOx切向燃烧系统第2代低NOx切向燃烧系统的部分业绩电厂名称容量等级煤种负荷状态NOx排放（O2=6%）测试日期外高桥#7炉1000MW超超临界神华煤1000MW220mg/m32008.07阳西#1600MW超临界神华煤600MW190mg/m32010.05可门#1600MW超临界神华煤600MW180mg/m32007.09珠海#3600MW超临界神华煤600MW183mg/m32008.12乐清#1600MW超临界神华煤600MW200mg/m32008.11黄骅#3600MW超临界神华煤600MW170mg/m32009.06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110~130mg/Nm3第3代高级复合空气分级低NOx燃烧系统三代低NOx燃烧技术一脉相承第1代第2代第3代本次汇报主要内容技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用高级复合空气分级燃烧技术研发历程2009～20102010～20112010～20112010～2011机理研究(30KW一维炉)中试研究(3MW煤燃烧实验平台)数值计算(高性能计算机)新型低氮燃烧器设计30KW一维炉低NOx燃烧机理研究

该平台是我国规模最大的兆瓦级多功能煤燃烧热态实验系统之一，可用于研究不同煤种的煤粉燃烧特性及燃煤大气污染物排放特性。该项目以解决低NOx燃烧问题为主，可为低NOx燃烧研究提供实验数据和技术支持先进科研试验平台----3MW多功能煤燃烧热态试验平台3MW多功能煤粉热态实验平台实验数值计算研究-炉膛燃烧数值计算研究-燃烬风道自主知识产权序号年份名称专利类型专利号12009一种多级燃尽风布置方式发明ZL200910201413.522008多级还原风控制大容量燃煤锅炉NOx排放的方法发明ZL200810032736.132009一种低氮氧化物排放煤粉切向燃烧装置发明200910054141.042008一种可自动调节着火点的快速着火煤粉喷嘴实用新型ZL200820155885.252009一种燃烧器二次风挡板开度指示装置实用新型ZL200920073189.162009一种燃烧器风箱扩流装置实用新型ZL200920073187.272009一种燃烧器间隙密封装置实用新型ZL200920073186.882009一种高位燃尽风喷嘴实用新型ZL200920073193.892009一种燃烧器风箱导流板结构实用新型ZL200920073188.7102008一种燃烧器小风箱实用新型ZL200820208590.7112008一种快速着火煤粉喷嘴实用新型ZL200820208588.X上锅技术达到国际领先水平2012年5月8日，全国电力技术市场协会和电力规划设计总院在北京共同组织召开了上海锅炉厂有限公司开发的“高级复合空气分级低NOx燃烧技术”成果鉴定会鉴定委员会认为上海锅炉厂有限公司自主研发的“高级复合空气分级低NOx燃烧技术”达到国际领先水平，一致同意通过该技术成果鉴定。本次汇报主要内容技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用高级复合空气分级技术介绍主要表现为建立早期稳定着火和空气分段燃烧技术实现NOx排放值得大幅降低。同过高位燃烬风、低位燃烬风两段式空气分级将炉膛划分为四个区域：主燃区还原区 燃尽区Ⅰ燃尽区Ⅱ高级复合空气分级技术介绍各功能区分析：（1）主燃区：煤粉燃烧的主要区域，整个炉膛的大部分热量在该区被释放出来，煤粉在主燃区着火、燃烧，释放出煤粉中大部分氮元素，生成NOx及HCN/NHi等中间产物（2）还原区：主燃烧器上部到低位燃烬风之间的区域，主燃区生成的NOx与HCN/NHi等中间产物发生还原（3）燃尽区Ⅰ：部分燃尽风喷射进入炉膛，促进煤粉的进一步燃烧，同时保持该区域还原性气氛，抑制并还原该区域NOx（4）燃尽区Ⅱ：剩余的燃尽风喷入炉膛，并在该区造成富氧状态，以促进所有剩余煤粉的燃尽技术特点——燃烬风系统提高燃尽风的穿透深度和扰动，在燃烧后期提高风粉混合速度，在降低NOx排放的同时提高燃烧效率采用两段分离燃尽风，保证炉内空气分布的最优化，降低NOx排放提高了空气分级燃烧对煤种的适应性燃烬风水平摆动作为调整烟温偏差的有效手段；燃烬风上下摆动，可控制燃烧中心，调整炉膛出口烟温技术特点——预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）设计水平方向推迟一次风煤粉与二次风的混合，降低NOx生成风包粉，减少灰渣在水冷壁上的沉积在四周水冷壁形成富氧区，提高灰熔点温度，减轻结渣，并降低高温腐蚀倾向炉膛结渣的控制提高了下部炉膛的吸热量，降低了炉膛出口烟气温度，减轻了上部炉膛的结渣技术特点——优异的低负荷NOx排放性能采用优化结构的二次风门档板，减少漏风采用更高等级的一、二次风喷嘴材料，配合安装测量喷嘴端部温度的热电偶，保护喷嘴优化分离燃尽风风道设计，保证SOFA风箱风压本次汇报主要内容技术背景上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史高级复合空气分级燃烧技术研发历程上锅高级复合空气分级燃烧技术的特点上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用部分高级复合空气分级技术应用业绩电厂名称机组容量（MW）锅炉编号煤质NOx排放（mg/m3)石洞口电厂3001-4烟煤230北仑电厂6001烟煤280吴泾电厂6007、8烟煤180台山电厂6001、2、4烟煤110~120渭河电厂3004烟、贫混煤347贫煤532定洲电厂6002烟煤高负荷：110全负荷：13030上锅低氮燃烧技术在台山2号炉上的应用

（1）神混1（2）神混1+20%石炭NOx生成量改造实测值与目标值的比较

31改造后燃烧效率仍较高燃用设计煤种，600MW、450MW、330MW以及270MW负荷锅炉效率修正后分别94.11%、94.35%、93.86%以及92.25%，均高于设计保证值与改前测试值燃用常用煤种，600MW与450MW负荷锅炉效率修正后分别为94.06%与94.19%，均高于设计保证值与改前测试值。32改造后结渣情况燃用神混1时，前墙中部分隔屏下部有少量渣块堆积，屏中、上部以及其余各屏壁面仅有零星挂渣，管壁清晰可见；燃用80%神混1+20%石炭煤时，前墙分隔屏各屏壁面仅有零星挂渣，管壁清晰可见。锅炉尾部受热面基本干净、无明显积灰与挂渣。炉内燃烧器区域水冷壁面粘附少量熔渣，未发现大型渣块。炉内落渣大多为粘结强度很低的多孔性疏松渣，渣块附着在管壁上的一面为未熔融的粘聚状渣，稍有扰动就极易松动脱落，锅炉吹灰期间蒸汽温度波动较大。33改造后结渣情况屏再管壁基本无结渣

上锅低氮改造技术在渭河4号炉上的应用项目符号单位设计煤种校核煤种Ⅰ校核煤种Ⅱ贫：烟=1：1全贫煤全烟煤水份Mt(Mar)%8.816.02511.6挥发份Vdaf%29.2623.9734.54灰份Aar%28.5733.3323.81碳Car%51.750.8452.56氢Har%3.062.883.24氧Oar%5.573.997.15氮Nar%0.610.670.55硫Sar%1.672.241.1低位发热量OdwMJ/kg19.4119.1019.71煤粉细度R90%18-2218-