燃煤发电锅炉富氧双强节能环保燃烧技术

燃煤发电锅炉富氧双强节能环保燃烧技术北京能为科技股份有限公司2015年1月富氧双强节能环保燃烧技术燃煤发电锅炉节能环保升级改造技术中国创造富氧双强节能环保燃烧技术煤电节能减排升级与改造行动专家——是应用于燃煤发电领域节能环保升级改造的综合技术。——是利用纯氧强化燃油燃烧，提高油燃尽率，杜绝油污产生的技术。——是利用纯氧强化煤粉燃烧，提高锅炉煤种适应性的技术。——具有大幅度降低锅炉调试、点火、稳燃油耗的功能。——具有锅炉深度超低负荷稳燃；不停机全负荷调峰的功能。——具有降低锅炉飞灰含碳量；提高锅炉燃烧效率的功能。——具有保护脱硫、脱硝、电除尘环保装置安全、高效、经济投运的功能。目录1、概述2、富氧双强节能环保燃烧技术发展历程3、富氧双强节能环保燃烧技术简介4、富氧双强节能环保燃烧技术1:1燃烧实验台的仿真应用5、富氧双强节能环保燃烧技术工业化应用6、富氧双强节能环保燃烧技术深度衍生应用7、富氧双强节能环保燃烧技术总结及展望8、附件一、概述燃煤发电是中国电力能源的主要类型，同时，燃煤

发电也是国内能耗及排放最大的行业之一。强化该领域

节能环保新技术、新工艺的研究和应用，提高燃煤锅炉

的燃烧效率，降低发电企业发电能耗，减少污染物排放，降低发电成本，对燃煤发电行业切实进入市场化，具有

重大的现实意义。北京能为科技自主创新，创造性地将纯氧引入燃煤发电领域，引进

“燃煤锅炉富氧双强节能环保燃烧技术”，该项技术节能环保综合效果显著，运行安全、可控。其主要特点为：◆锅炉燃烧性能改善：对锅炉煤质变化、负荷变化适应性大幅增强；◆煤种适应性广泛：适用于褐煤、烟煤、无烟煤、煤矸石等；◆不停机全负荷调峰功能优异：超低负荷≤20%锅炉负荷；◆节油效率显著：调试、点火、稳燃节油率达90%以上；◆安全性能优异：防止油污、煤粉的二次爆燃；◆环保效益突出：确保旁路取消后空预器、电除尘、脱硫、脱硝环保装置安全、高效、经济投运。二、富氧双强节能环保燃烧技术发展历程Ⅰ.理论阶段进行纯氧燃烧实验，建立燃煤锅炉富氧双强节能环保燃烧技术的理论模型Ⅲ.应用及认证阶段对九龙电厂1#锅炉底层1#~4#角燃烧器进行了该技术的工业化应用。2011年7月，被中国电力联合会鉴定为国际首创2006年~2008年初2008年~2009年初Ⅱ.中试阶段基于试验室研究的基础上，在重庆九龙电厂四角切圆1#锅炉进行临炉工业化应用试验，试验于2009年取得成功2009年~2011年初2011年~2013年初Ⅳ.技术升级完善阶段对九龙电厂1#~4#角燃烧器进行再次改造，达到技术升级目的，点火、稳燃节油率达到95%以上Ⅴ.推广应用阶段该技术成功应用于九龙电厂四角切圆锅炉、金堂电厂对冲燃烧锅炉、阳城电厂W型锅炉等各种炉型2013年~至今三、富氧双强节能环保燃烧技术简介3.1基础原理纯氧介入，大氧原子的高温纯氧介入，大幅度降低燃料离化态现象，幅度降低燃料着火温度、加激化氧原子捕活化能，加速快燃料燃烧速捉电子能力，燃料反应速度度、提高燃料激发氧原子化燃烧温度学反应速度3.2

工作原理部分整个燃油

煤粉

煤粉氧气氧气强化强化燃烧燃烧在锅炉调试、点火、稳燃、深度低负荷（≤锅炉满负荷的20%）运行时，向一次风煤粉流中加入氧气，利用纯氧强化燃油燃烧，强化煤粉

燃烧，降低煤粉着火温度，采用分级燃烧的方式，引燃整个煤粉流，以煤代油，以氧助燃，节约燃油；保证锅炉不停机全负荷稳燃/调峰，减少锅炉由于调峰产生的锅炉启停次数，增加锅炉旋转备用；降低锅炉飞灰含碳量；确保取消烟气旁路后，环保装置安全、经济、高效运行。高温离化3.3技术功能富氧双强节能环保燃烧技术确保锅炉环保装置安全、高效、经济运行实现锅炉深度超低负荷稳燃节约锅炉调试、点火、稳燃油耗3.4技术装置组成富氧双强节能环保燃烧技术燃烧系统自动控制系统独立的PLC系统火检辅助系统壁温富氧燃烧器、复合型富氧微油枪供氧系统、供油系统、压缩空气系统、冷却风系统3.5技术关键点浓缩环一级燃烧室二级燃烧室（1）富氧燃烧器（专利号：200910085211.9）富氧燃烧器由燃烧器外壳、一级燃烧室、二级燃烧室、浓缩环

构成。具有节约锅炉调试、点火、稳燃耗油，实现锅炉深度低负荷

稳燃，降低锅炉飞灰含碳量，确保取消烟气旁路后，环保装置安全、经济、高效投运的作用。燃烧器外壳（2）复合型富氧微油枪（专利号:201220060873.8）复合型富氧微油枪综合了机械压力雾化、氧分子碰撞雾化、高温气化等技术，使燃油雾化效果达到极致，充分利用富氧特性，使燃油高强度充分燃烧，抗风性能良好，有效地防止了油枪火焰在一次风粉流中脱火，油燃烬率达99%以上，确保燃油无油污产生，且具有油枪自动清洗功能，防止油枪堵塞。（3）供氧系统（专利号：201220060949.7）供氧系统通过对氧站低温区的自增压和出氧量的智能控制，保证液氧储罐内压力恒定，液氧流量均匀、快速。从而满足锅炉点火、稳燃时对氧气供应“及时性、大量性、稳定性”的要求，同时又能及时关闭供氧系统，保证系统的安全可控，确保了氧站24小时不间断、随时全自动供氧。（4）供油系统（专利号：201320429027.3）供油系统具有燃油预处理功能：采用自清洁的方式对燃油过滤器进行自清洁，将过滤器中的燃油粘性不容物质及其他杂质排出，以实现过滤器的自清洁保护，保持过滤网通透、清洁。保障复合型富氧微油枪使用顺畅、响应及时、稳定。（5）自动控制系统（专利号：201220060915.8）自动控制系统由独立的PLC和就地控制箱构成，应用于富氧双强节能环保燃烧技术的过程控制与运行参数的采集监测，实现对炉膛和相关设备的保护与连锁，确保机组与系统装置的安全运行。主控画面如下图：3.6

技术、经济优势四、富氧双强节能环保燃烧技术1:1燃烧实验台的仿真应用模拟中国电力投资集团重庆九龙电厂1#锅炉冷态点火工况，建立了一套1：1的富氧燃烧系统，经不断的改进，我们在仿制1:1四角切圆燃烧器上，成功的用20kg/h复合型富氧微油枪点燃劣质贫煤煤粉流。其具体煤质和工况如下：实验煤粉煤质分析Mt

(%)Mad(%)Aad

(%)Vad

(%)Vdaf

(%)Qnet,ar(Kj/kg)11．342．3226．958．6213．4217860实验台煤粉燃烧工况一次风速一次风压一次风量一次风温煤粉浓度煤粉温度22m/s2000Pa10000Nm3/h20℃0.35kg/kg20℃贫煤富氧燃烧视频截图模拟中国大唐集团山西阳城电厂5#锅炉冷态点火工况，建立了一套1：1的富氧燃烧系统，经不断的改进，我们在实验台富氧煤粉枪上，成功的用80kg/h复合型富氧微油枪点燃劣质无烟煤煤粉流。其具体煤质和工况如下：实验煤粉煤质分析Mt

(%)Mad(%)Aad

(%)Vad(%)Var(%)Qnet,ar(Kj/kg)10.22.3524.87.176.622873实验台煤粉燃烧工况一次风速一次风压一次风量一次风温煤粉浓度煤粉温度24m/s1600Pa4000Nm3/h20℃0.6kg/kg20℃无烟煤富氧燃烧视频截图在实验台富氧煤粉枪上，成功的用120kg/h复合型富氧微油枪点燃煤矸石煤粉流。其具体煤质和工况如下：实验煤粉煤质分析Mt

(%)Mad(%)Aar

(%)Vdaf(%)Var(%)Qnet,ar(Kj/kg)3.94.765.7914.7410.27835实验台煤粉燃烧工况一次风速一次风压一次风量一次风温煤粉浓度煤粉温度24m/s1600Pa4000Nm3/h20℃1.0kg/kg20℃煤矸石富氧燃烧视频截图模拟中国电力投资集团长春东南热电厂冷态点火工况，建立了一套1：1的富氧燃烧系统，经不断的改进，我们在实验台富氧煤粉枪上，成功的用15kg/h复合型富氧微油枪点燃褐煤煤粉流。其具体煤质和工况如下：实验煤粉煤质分析Mt

(%)Mad(%)Aar

(%)Vdaf(%)Qnet,ar(Kj/kg)33.112.921.1848.8813195实验台煤粉燃烧工况一次风压一次风量一次风温煤粉浓度煤粉温度1600Pa12000Nm3/h10℃0.15kg/kg20℃褐煤富氧燃烧视频截图五、富氧双强节能环保燃烧技术工业化应用案例5.1

在中国电力投资集团重庆九龙电厂的应用（200MW四角切圆锅炉）（1）环保装置全程安全投运；（2）30MW不停机稳燃；能分别使用烟煤、无烟煤、贫煤实施冷态点火；改造后：冷态点火一次耗油2.5~3吨，耗液氧：7~10吨。中国电力投资集团重庆九龙电厂供氧区使用3年的富氧燃烧器照片（无结渣、无烧损）5.2

在中国大唐集团山西阳城电厂“W”型（350MW机组）的应用环保装置全程安全投运；能分别使用烟煤、无烟煤、贫煤实施冷态点火；改造后：冷态点火一次耗油5.3~6.2吨，耗液氧：18~22吨。中国大唐集团山西阳城电厂供氧区改造后的富氧燃烧器图5.3

在中国国电集团成都金堂电厂对冲燃烧锅炉（600MW机组）的应用环保装置全程安全投运；能分别使用烟煤、无烟煤、烟煤+无烟煤实施冷态点火；改造后：冷态点火一次耗油3.5~4.0吨,耗液氧20~25吨；改造后：62小时调试耗油17.1吨，耗液氧36吨。中国国电集团成都金堂电厂供氧区改造后的富氧燃烧器5.4

锅炉超低负荷应用在中国电力投资集团重庆九龙电厂的应用（200MW四角切圆锅炉）以15~60kg/h耗油，100~200Nm³/h耗氧，实现30MW以下负荷稳燃，旋转备用达170MW以上调峰曲线六、富氧双强节能环保燃烧技术深度衍生应用富氧双强无油节能环保燃烧技术技术原理该技术是在富氧双强节能环保燃烧技术的基础上发展的，即使用天燃气代替燃油作为点火能源，就是向一次风煤粉流中加入氧气,利用纯氧强化天燃气燃烧，强化煤粉燃烧，降低煤粉着火热，采用分级燃烧的方式，引燃整个煤粉流。技术可行性①完全利用富氧双强节能环保燃烧技术的原理、工艺及系统装置；②调试、点火、稳燃及其他应用时，天燃气用量小，仅需20~30m³的低温液态天然气储罐代替富氧双强节能环保燃烧技术的供油系统即可。（3）技术优势①该技术具有富氧双强节能环保燃烧技术的全部技术优势；②实现了无油燃烧，降低了电厂的油耗指标，进而可完全取代电厂储油及供油装置，达到无油电厂要求；③使“富氧双强节能环保燃烧技术”在降低锅炉飞灰含碳量、氮氧化物的应用具有显著的可行性、经济性和社会性，符合国家的发展战略

要求。6.2富氧双强低NOx燃烧技术（1）技术原理在锅炉所有一次风煤粉燃烧喷口安装富氧燃烧器，实现锅炉运行时整体进行富氧双强低NOx燃烧。炉内燃烧：（2）技术、经济优势6.3循环流化床富氧双强节能环保燃烧技术（1）工作原理利用纯氧强化油的燃烧、强化煤的燃烧，通过“富氧煤粉枪”燃烧的方式，引燃整个煤粉流，使煤粉流如燃油一样燃烧，加热循环流化床燃煤锅炉炉床或炉膛，进而点燃炉床上的煤颗粒，如油枪一样实现循环流化床燃煤锅炉点火、稳燃功能。风粉流富氧煤粉枪（2）关键技术富氧煤粉枪（专利号201220060937.4）：该枪所喷出的煤粉火焰具有比大油枪火焰延展性更好、温度传播更均匀、火焰更饱满的特性，炉膛受热更均匀。点火初期煤粉燃烬率可达90%以上，实现“以煤代油，以氧助燃”，达到完全替代大油枪的作用。（3）技术、经济优势①煤种适应性广泛，点火、稳燃时可使用循环流化床原燃烧煤种（煤矸石等）；②调试、点火、稳燃节油率达90%以上；③确保取消旁路后，冷态点火过程中环保装置全程安全投运；④冷态启动初始阶段对炉内温度的合理控制，确保锅炉严格按照升温升压曲线达到满负荷。七、富氧双强节能环保燃烧技术总结及展望7.1总结环保锅炉取消烟气旁路后，富氧双强节能环保燃烧技术确保了各类环保装置运行的安全性、经济性、高效性；降低锅炉飞灰含碳量，降低锅炉供电煤耗降；高效节能锅炉在调试、点火、稳燃期间均可大幅降低油耗，有效节油率达95％以上；全负荷不停机调峰/稳燃确保电网安全，解决了电网安全与经济调度带来的矛盾；拓宽发电煤种可点燃烟煤、贫煤、无烟煤、煤矸石等不同的煤种，具有广泛的煤种适应性，减少煤炭的开采和浪费，对能源安全和可持续发展意义重大；广泛适用于四角切圆燃烧、对冲燃烧、W火焰燃烧锅炉炉型；设备维护简单、可控、使用寿命长，运行成本低。7.2

展望节能减排综合服务商节能减排改造升级专家附：部分专利情况表序号类型名称专利申请号1发明专利富氧微油点火稳燃装置200910085211.92发明专利富氧等离子无油点火稳燃方法及装置201110105569.03发明专利气化小油枪富氧煤粉燃烧装置201310007626.04发明专利等离子无油富氧煤粉燃烧装置201310007619