采用再燃技术的电站锅炉炉膛热力计算方法研究

在燃煤粉电站锅炉各种低NOx燃烧技术中,燃料分级燃烧(再燃)技术是降低NOx排放的有效方法之一。根据采用再燃技术的炉膛燃烧与放热特点,对已有的炉膛分区段热力计算方法进行了改进,将主燃烧区和再燃区作为两个主要放热区段,推导了采用再燃方式的炉膛热力计算方程式,并给出了某200 MW燃煤粉锅炉炉膛的校核热力计算示例。     

超细煤粉再燃的模拟计算与试验研究

超细煤粉再燃技术脱氮效率高而运行费用低，是最行之有效的低NOx燃烧技术之一。通过模拟计算与试验方法，对一维热态煤粉炉内煤粉再燃，再燃区温度、过量空气系数、再燃燃料喷射速度和再燃燃料粒度对NOx还原率的影响规律进行了研究。研究结果表明：最佳再燃区温度为1200℃：最佳再燃区过量空气系数为0．9左右；再燃燃料喷射速度越高，NOx还原率越高；再燃燃料越细，对NOx的还原作用越强，最佳再燃燃料粒度为20μm。与常规煤粉再燃相比，以超细煤粉作为再燃燃料，不仅对燃烧效率影响较小，而且对NOx的还原效率也明显提高。     

褐煤的超细粉再燃中Nox的生成与还原的数值模拟

对CRF(Combustion Research Facility)炉中褐煤的1种常规燃烧和6种超细粉再燃工况进行了数值模拟，模拟所得工况2和工况3的NOx含量分布与中试试验数据较好地吻合。计算结果显示褐煤的超细粉再燃在很大程度上减少了NOx的出口排放，与常规燃烧相比脱除率达到了58．20％～75．06％。同时也对超细粉再燃的再燃区和燃尽区中NOx的生成与还原进行了分析，炉膛出口NOx的含量不仅决定于再燃区NOx的还原率，还决定于燃尽区NOx的新生成。     

影响水煤浆再燃效果的主要因素研究

为了研究使用水煤浆作为再燃燃料在大型电站锅炉上的再燃脱硝效果和影响因素，在1台新建的670t/h的水煤浆锅炉上进行了再燃燃料量比在12.5%~25%、主燃区过量空气系数a1在0.92~1.34、再燃区过量空气系数a2在0.91~1.04之间变化的低NOx燃烧调整试验，分析了再燃燃料量比、再燃区过量空气系数、主燃区过量空气系数、再燃区温度、烟气在再燃区停留时间和混合状况对脱硝率的影响。试验结果显示，相对于均等配风时锅炉的NOx排放量788mg/m3，水煤浆再燃能够有效地降低NOx的排放量，脱硝效果最高可以达到42.5%，说明大型电站锅炉上采用水煤浆再燃是一种有前景的脱硝方法，同时通过试验确定了再燃过量空气系数为0.95时的最佳再燃燃料比为16%，再燃燃料比为25%时，在实验工况范围内，最佳再燃区过量空气系数为0.91。     

常规煤粉作为再燃燃料的燃料分级燃烧试验研究

引对燃料分级燃烧技术在我国处于发展阶段．目前国内还没有工业应用的成果和经验这一状况，进行了常规煤粉作为再燃燃料的燃料分级燃烧试验研究．其目的是通过试验了解和掌握燃料分级燃烧技术，并为电厂锅炉燃料分级燃烧技术积累经验．华能长兴电厂用常规煤粉(R90=20％)作为再燃燃料进行的燃料分级燃烧试验是以锅炉3层燃烧器下面的2层燃烧器作为主燃区的燃料喷口，通过控制给粉机转速使主燃区的给粉量约80%，最上层燃烧器作为再燃区燃料喷口，再燃区的给粉量约20%，原三次风喷口则作为燃尽风喷口；调整和关闭不同位置的二次风门开度，使锅炉炉膛燃烧形成下面为主燃区（空气过剩系数为1.0）、中间是再燃烧区（空气过剩系数为0.88）和上面为燃尽区（空气过剩系数为1.2）的3个燃烧区段，实现燃料分级燃烧。通过工业试验得到电厂锅炉在现有条件下采用常规煤粉作为再燃燃料可使烟气中NOx排放值降低约20%。     

低NOx改造方案中煤粉再燃风喷口位置的选择

针对国内某热电公司410 t/h四角切圆燃烧锅炉,基于CFD软件平台,采用常规煤粉做再燃燃料,在额定负荷下分别对原有方案和4种不同再燃风喷口位置的改造方案的炉内燃烧及污染物生成进行数值模拟,选择出最优方案实施改造。结果表明,再燃改造燃烧器区间增大,燃烧器区域容积热负荷qv降低,可以有效降低炉膛最高温度,从而抑制热力型NOx的生成。主燃区低氧燃烧可以抑制NOx的生成,使得进入再燃区具有较低的NOx浓度,还原效果更好。再燃风喷口位置越低,受主燃区的干扰越大,还原效果差;再燃风喷口位置越高,停留时间短,还原效果也差,同时炉膛出口烟温越高,飞灰含碳量也越高;选择合适的再燃风喷口位置,可以取得较好的还原效果。通过采用主燃区低氧燃烧,选择合适的再燃风喷口位置,以及燃尽风的作用,使得改造脱硝率达到47.66%,而且锅炉各参数运行稳定,同时锅炉热效率也略有增加,因此对于灰分较低的易燃尽烟煤来说,实施常规煤粉再燃改造可以获得比较满意的效果。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。     

超细粉再燃技术中HCN对NO_x的生成和还原的影响

为给出超细粉再燃技术中HCN对NOx生成和还原的影响,对CRF炉中褐煤的常规燃烧和超细粉再燃进行了数值模拟。结果显示,褐煤作为再燃燃料的超细粉再燃技术有效地降低了出口NOx的排放,与常规燃烧相比脱除率达到58.2%～72.52%。再燃区过量空气系数变化的超细粉再燃工况,再燃区中NOx还原率越高,再燃区HCN等其他含氮组分的反应率越高,越有利于降低出口NOx的排放。     

分级燃烧降低煤粉炉NOx排放的化学机理及影响因素

再燃燃料在还原性气氛下对主燃区煤粉燃烧生成的氮氧化物的还原反应中 ,再燃燃料中产生了中间产物氰基、氨基和烃根等起到分解氮氧化物的作用。同一再燃燃料中烃类物质在燃料的贫富气氛中起到完全相反的作用。在实际应用中应使再燃区内处于弱还原性气氛下以保证再燃对降低NOx 生成所起的效果。同时最好采用气体燃料作为再燃燃料 ,并在保证达到NOx 排放水平的前提下尽量选取较高的空气过量系数 ,以同时降低飞灰中的含碳量和减轻高温腐蚀的程度     

利用三次风再燃降低NO_x排放研究

应用分级燃烧降低NOx原理把三次风浓缩后作为再燃燃料送入炉膛,通过三次风中超细煤粉的燃烧还原NOx,达到大幅度降低NOx排放的目的。     

基于超细粉再燃的旋流燃烧锅炉低NO_x排放优化模拟

为满足超低排放要求,针对东方锅炉股份有限公司1 000 MW机组旋流燃烧锅炉,提出了基于超细粉再燃的低NO_x排放技术思路。利用CFD软件平台,对10种不同超细粉再燃方案下炉内燃烧情况及NO_x排放特性进行了数值模拟,并对主、再燃区过量空气系数、再燃燃料喷入方式、一二次风配比等方面调整所产生的影响进行了分析。结果表明,主、再燃区过量空气系数分别为1.0、0.8,将最上层两侧燃烧器作为再燃燃料喷口,一二次风比维持设计值时,能取得较好的NO_x脱除效果,炉膛出口NO_x质量浓度降至247.4 mg/m3,相对于既有设计方案的300 mg/m3降低18%左右。该结果证明了超细粉再燃在大容量对冲燃烧锅炉上降低NO_x排放的有效性。