离心式旋转煤粉浓缩器的试验和数值模拟研究

超细煤粉再燃是降低氮氧化物排放的一项新技术,具有较强的经济性和实用性,而超细煤粉的制备是这项技术实施的关键。采用离心式旋转煤粉浓缩器对三次风中的超细煤粉进行浓缩,弱化了三次风对机组运行的不良影响,同时解决了超细煤粉的来源问题,为再燃技术的实施奠定了基础。     

280 t/h锅炉三次风超细煤粉作为再燃燃料降低NOx排放的技术方案

通过对降低NOx排放再燃方法中再燃燃料的分析,对钢球磨制粉系统,提出利用三次风中所含超细煤粉作为再燃燃料,并对三次风中所含细粉粒度特性进行分析,认为三次风所含细粉作为再燃燃料能够同时满足降低NOx排放和不显著增加飞灰含碳量的要求.针对某280 t/h锅炉提出了稍微降低细粉分离器分离效率并分离出三次风中的超细煤粉,将超细煤粉送人再燃区,从而降低NOx排放量的技术方案,其效果有待于现场改造结果进一步验证.该方法与降低NOx排放量的其他方法相比,具有改造费用低,改造风险小,运行维护费用低等优点,特别适用于为满足环保要求的旧机组改造.     

超细煤粉的细度对再燃还原NO的影响

以烟煤和褐煤混煤的超细煤粉作为再燃燃料，用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气，在立式携带流反应器中进行了煤粉再燃还原NO的实验，研究了超细煤粉的细度对炉内1300℃高温烟气中再燃还原NO的影响。结果表明：①超细煤粉在再燃区内最佳停留时间约为0．8s：②NO的还原效率随着超细煤粉细度提高而增大；③在再燃燃料比为20％～25％、再燃区的初始氧浓度为4％—6％的工况范围内，煤粉细度对NO还原效率的影响显著；④在保证一定的NO排放浓度水平的情况下，使用较细的超细煤粉作为再燃燃料时，可以减少再燃燃料的投入量。     

三次风细煤粉再燃脱硝技术的可行性

对于我国为数众多带中储式制粉系统的燃煤锅炉,如何将三次风系统进行细煤粉再燃技术改造以降低NOx的排放是一个重要课题。给出了多种实现三次风细粉再燃脱硝的措施和方法,进行了细致的技术分析,并讨论了再燃脱硝技术开发时必须注意的若干问题。分析结果表明,将三次风系统进行综合改造后形成的三次风再燃脱硝技术,在燃用高挥发分烟煤和褐煤时是可行的。     

超细煤粉再燃低NOX燃烧技术中间试验研究

对采用超细煤粉作为再燃燃料的再燃低NOX燃烧技术进行中间试验研究,考察了再燃煤粉细度、再燃风粉比对NOX排放、飞灰可燃物含量的影响。结果表明,在试验条件下,采用超细煤粉再燃可使NOX排放降低50%以上;再燃煤粉细度、再燃风粉比影响NOX排放、飞灰可燃物含量。     

三次风中超细煤粉再燃降低NOx排放的几个关键问题分析

我国多数200MW及以下容量的锅炉均采用中间储仓式热风送粉系统 ,这些锅炉并未采取有效控制NOX 的排放的措施。文章研究了三次风中的超细煤粉特性以及细粉再燃的机理 ,分析再燃细粉份额、细度 ,主燃区和再燃区过量空气系数以及煤粉在再燃区停留时间等诸多因素对降低NOX 排放的影响。在此基础上 ,提出了三次风再燃降低NOX 的技术方案。利用三次分浓缩再燃技术 ,设备改造少 ,投资和维护费用低 ,降低NOX 排放效果好 ,是适合我国国情的新技术     

煤粉锅炉低NOx燃烧试验研究

通过试验认为一次风、二次风、三次风、负荷和混煤配比是影响NOX生成的主要原因。并进行了空气分级燃烧、燃料分级燃烧低NOX试验研究。华能长兴电厂采取4个措施实现降低NOX,混煤低NOX燃烧、低NOX燃烧器、空气分级燃烧和应用三次风中的超细煤粉还原烟气中的NOX,通过上述低NOX燃烧方式,长兴电厂烟气中NOX含量为500～6000mg/Nm3。     

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。     

煤粉再燃过程再燃煤比脱硝量的实验研究

对于煤粉再燃过程,定义单位质量再燃煤粉还原NO量为比脱硝量。在煤粉携带炉上进行再燃实验。对不同工况下NO还原效率与比脱硝量进行对比研究,分析O2浓度、再燃燃料比与煤粉细度对比脱硝量的影响规律。实验与分析结果表明：NO还原效率高并不意味比脱硝量高;NO还原效率随O2浓度降低和再燃燃料比增加而单调增加,但比脱硝量变化规律相对复杂。不同细度煤粉达到最高比脱硝量的工况不同。过量空气系数为0.3~0.65的范围为高比脱硝量区。煤粉粒径减小、反应时间增加导致NO还原效率与比脱硝量增加。     

煤种对超细煤粉再燃还原NO效率的影响

以三种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管式携带炉中,研究了煤种对再燃降低NO效率的影响.结果表明,在相同的条件下,挥发分越大的煤种再燃还原NO效率越高;对于煤质差异较大,尤其是挥发分含量差别较大的超细煤粉,其含N量对再燃还原NO效率的影响将被挥发分的影响所掩蔽.     

常规煤粉再燃技术在电站锅炉上的应用

在一台HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉上进行了常规煤粉再燃技术示范,研究了常规煤粉再燃技术的NOx脱除效果,分析了技术实施对锅炉效率、炉膛温度、结渣等的影响。满负荷下,采用常规煤粉再燃技术后,锅炉NOx排放降低到了268 mg/m3(标准状态),NOx脱除率达到了51%。低负荷下NOx脱除率更高,可达到57%。采用常规煤粉再燃技术后,锅炉蒸汽参数和减温水量正常,锅炉飞灰含碳量为2.33%,对锅炉效率和飞灰的资源化利用影响很小。由于采用低氧运行方式,锅炉效率有所升高。满负荷时炉内主燃区温度较改造前升高,这有利于稳定燃烧;再燃喷口以上区域炉膛温度改造前后基本不变。再燃技术不会影响锅炉的低负荷稳燃能力。由于采取了一系列防结焦措施,技术改造没有给锅炉带来结焦问题。     

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%。     

选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用

对一台HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉,在已进行常规煤粉再燃改造基础上进一步结合了选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)的改造,即对该锅炉采用了联合Reburning/SNCR技术。通过实验运行表明：当仅有再燃投入运行时,NOx可以低于350 mg/m3(标准状态,6%O2,干烟气);而当结合了SNCR运行时,NOx则达到了200 mg/m3以下,同时尾部氨泄漏小于7.6 mg/m3。低负荷情况下脱硝率较高,对于51%负荷(j(NH3)/j(NO)等于1.0),NOx降至160 mg/m3,而此时的尾部氨泄漏只有1.14 mg/m3。此外,根据负荷及j(NH3)/j (NO)的不同,单独SNCR技术在再燃的基础上也实现了38.2%~73.9%的脱硝率。尾部烟道中的氨分布呈现出前墙高于后墙的现象。SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及CO排放等几乎没有影响,但会造成尾部排烟量的增加,即对锅炉效率造成了约0.5%的损失。     

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。     

采用再燃技术降低锅炉Nox排放的工程实践

概述低NOx再燃技术在我国的试验研究及工程应用情况。通过试验台试验和数值模拟计算，并结合现场试验，为改造工程提供了最优化的方案，使工程应用达到了预期效果。将天然气作为再燃剂应用在一台50MW机组锅炉上，取得了NOx排放质量浓度降低44％的效果（天然气体积分数为15．6％）；将细煤粉作为再燃剂应用在一台65t／h煤粉炉上，取得了NOx排放质量浓度降低56．5％效果（再燃燃料质量分数为20％），成功实现了低NOx再燃技术在我国的工程应用。再燃技术的整个系统结构简单、运行操作方便、投资费用和运行成本都相对较低。实践证明，低NOx再燃技术是适应我国国情的高效低NOx燃烧技术，具有一定的应用前景。     

基于生成机理的燃煤电站锅炉NOx排放量神经网络模型

到目前为止，对燃煤电站锅炉NOx生成规律的研究主要集中在试验和基于化学反应动力学的CFD模型研究上，而对基于NOx排放规律的人工神经网络模型研究得较少。为数不多的研究者也只是采用人工神经网络黑箱的特点，没有充分应用现已逐渐成熟的NOx生成机理。该文基于NOx的生成机理，针对某燃煤电站锅炉，提出NOx排放量的神经网络模型。该神经网络模型具有可以预测各一次风粉单元NOx生成量、锅炉NOx排放量、网络隐节点数少、泛化能力强、鲁棒性好、学习速度快等优点。所提出的模型可以为大型电站锅炉通过燃烧系统自动调整或结构改造降低NOx排放提供依据。     

燃煤锅炉低NOx燃烧技术的研究与应用

结合当前国际上燃煤锅炉低NOx燃烧技术研究的主流方向，介绍了空气分段燃烧和气体再燃技术降低NOx排放的原理。对某电厂300MW机组四角切圆燃煤锅炉进行了空气分段低NOx燃烧系统改造，NOx减排效果达42％；对某电厂50MW燃煤锅炉进行石油气再燃实炉改造示范，NOx减排效果可达61％，证实了这两种技术对降低燃煤锅炉NOx排放的有效性。     

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。     

天然气再燃烧降低Nox的数值模拟研究

对实验用管式炉进行数值模拟计算。采用标准k-ε湍流模型、NOx生成模型,对管式锅炉内的流场情况、管式锅炉内的NOx的浓度进行模拟计算。模拟计算表明,提高再然区温度有利于NOx的还原,再燃区过量空气系数越小越有利于NOx的还原,再燃天然气数量的增加可降低NOx浓度的排放,同时再燃天然气的比例提高到一定的水平,再增加天然气数量后对还原NOx的影响逐步减小。