基于空气分级的主燃区喷氨技术降低锅炉NO_x的热态工业试验研究

基于空气分级主燃区喷氨技术降低NO_x,在一台240 t/h煤粉炉上进行了热态工业试验,并对主燃区的喷氨位置、化学氨氮比(NSR)、OFA运行方式、锅炉负荷等因素对NO_x还原效果的影响进行了试验研究。结果表明:锅炉中下磨满负荷运行时,主燃区四角的喷氨降低NO_x的效果优于侧墙,并且随着化学氨氮比的增加而增加,在NSR=1.6时取得35%的脱硝效率,当OFA的阀门开度维持在60%以下,锅炉运行时的脱硝效果较好,降低锅炉的负荷,相应地提高了主燃区喷氨的脱硝率,中上磨运行时,主燃区喷氨脱硝效果不佳,空气分级结合主燃区喷氨技术可以取得75%的脱硝率。     

高温富燃料区喷氨还原NO_x的实验研究

利用一维管式电加热沉降炉实验装置,以尿素溶液为氨基还原剂(简称氨剂),探讨了NO_x的还原机理,分析不同过量空气系数ASR、氨氮物质的量比BNSR和温度T等反应条件下氨剂对NO_x还原效果的影响。结果表明:实验温度条件下,随着ASR的减小,NO_x质量浓度降低;当ASR≤0.95时,NO_x质量浓度随着BNSR的增加而降低,当BNSR>2时,NO_x质量浓度降低速度变缓;在低ASR条件下,高温更有利于NO_x质量浓度的降低;当ASR=1.2时,不同温度下NO_x质量浓度均随着BNSR的增加而快速升高。     

高温主燃区还原性氛围下喷氨脱硝的试验研究

为研究煤粉燃烧过程中高温主燃区NH_3对NO_x还原效果的影响,采用尿素溶液为氨基还原剂,利用一维管式电加热沉降炉分析了氨剂对NO_x在不同反应条件下的还原特性。实验结果表明:主燃区温度为1 573 K时,在过量空气系数α≤0.95条件下,尿素溶液可有效的将主燃区烟气中NO_x还原为N_2,且脱硝效率都随氨氮比n增大而快速升高,当n1.75时,脱硝效率升高速度变缓;在还原性氛围中,相同n时,温度越高,脱硝效率越高,且高挥发分烟煤的脱硝效率大于低挥发分无烟煤所对应脱硝效率;试验条件下,神华烟煤的整体脱硝效率最高可达95%;单独喷水可降低NO_x浓度,但与喷氨工况相比,其降低幅度不明显。     

煤粉锅炉中主燃区喷氨协同SNCR深度脱硝的实验研究

常规SNCR(非选择性催化还原)是在850~1 100℃的烟气中喷入氨基还原剂,实现降低NO_x的目的。另外,SNCR也可以拓展到低氧的条件下,实现较高温度下脱硝,即主燃区喷氨技术。本文将主燃区喷氨技术应用到75 t/h四角切圆煤粉锅炉中,与OFA(空气分级)、SNCR协同实现深度脱硝,实验结果表明:在OFA基础上采用主燃区喷氨技术时,随着氨氮比NSR_1的增加,NO_x排放浓度有明显降低,最佳氨氮比NSR1=1.73,比单一用OFA时还原效率提高了21.9%,无氨逃逸产生;仅采用SNCR技术时,最佳氨氮比NSR_2=1.84,在OFA的基础上NO_x还原效率提高了40.4%,当NSR_21.84时出现氨逃逸现象;在SNCR脱硝效果有限的条件下,在主燃区喷入氨还原剂可进一步降低NOx排放,还原效率可提高17%,并无氨逃逸存在;在SNCR还原效果受限时,主燃区喷氨技术与SNCR协同可实现炉内深度脱硝,并避免氨逃逸问题。     

富燃料区喷氨降低无烟煤NO_x排放的实验研究

在一维电加热管式沉降炉上对富燃料区喷氨——空气分级基础上向主燃料区喷氨还原NOx进行了实验研究。研究发现:主燃区过量空气系数、主燃区温度、化学计量比NSR对脱硝效率有着重要影响。主燃区过量空气系数越小,脱硝效率越高。主燃区过量空气系数SR=0.75时,喷氨不能明显提高脱硝效率。在1100℃下,当主燃区过量空气系数SR=0.95和0.90时,喷氨能进一步提高近20%的脱硝效率。在一定范围过量空气系数SR下,温度越高脱硝效率越高。但高温对较大主燃区过量空气系数SR下喷氨是不利的。绝大部分实验工况下,当NSR处于1.5~2.0时能取得最佳的脱硝效率。     

高温还原区喷氨脱硝试验研究

建立了高温喷氨脱硝机理模型,研究了反应温度、氧体积分数、氨氮物质的量比和停留时间等参数对脱硝效率的影响,并在一维煤粉炉上开展了试验。结果表明:高温喷氨脱硝反应的温度窗口为1 200～1 600℃,氧体积分数应小于1%,氨氮物质的量比的范围为1.0～1.3,停留时间应大于0.4 s,CO体积分数对脱硝效率没有影响;燃用烟煤时,高温喷氨脱硝效率可达48%。     

空气分级燃烧下NO_x生成特性的研究

利用数值模拟方法对空气分级燃烧下NOx的生成特性进行了研究,分析了燃烧器附近局部区域和炉膛整体区域NOx的反应速率,得到了不同燃尽风率下NOx的生成特性.结果表明:NOx主要产生于燃烧初期,当燃料与O2混合不充分时会发生NOx的还原反应;从炉膛整体来看,燃料型NOx的生成速率明显大于热力型NOx,主燃区和燃尽区均生成燃料型NOx,而热力型NOx几乎只在温度很高的主燃区生成,且对O2体积分数的敏感性弱于燃料型NOx;主燃区和燃尽区NOx反应速率的主要控制因素分别为O2体积分数和焦炭燃烧速率;燃尽风率增大,主燃区NOx生成速率和生成区域减小,还原区域增大,NOx排放质量浓度明显减小.     

330 MW电站煤粉锅炉高温主燃区喷氨脱硝的试验研究

在一台330 MW四角切圆煤粉锅炉上进行试验,研究各因素对高温主燃区喷氨脱硝的影响。结果表明：向高温主燃区喷入尿素溶液可有效脱除NO_x,且脱硝效率受锅炉负荷、配风方式和O₂体积分数等因素的影响;在锅炉常规运行的基础上进行主燃区喷氨,随着负荷的增加,最佳R_NSR增大,脱硝效率降低;相对于基准配风方式,在极限配风方式下进行喷氨可以提高脱硝效率,使最佳R_NSR减小;降低锅炉出口O₂体积分数可进一步提高主燃区喷氨的脱硝效率;主燃区喷氨与高速燃尽风协同控制可以在减小NO_x质量浓度的同时对飞灰含碳量和CO体积分数进行有效控制。     

200MW锅炉空气分级低NO_x燃烧改造实验研究

针对北京地区某电厂200 MW燃烟煤机组进行低NOx燃烧系统改造,采用了燃尽风(OFA)与水平浓淡低NOx燃烧器相结合的立体分级燃烧低NOx燃烧系统.改造后氮氧化物(NOx)排放浓度有明显改善,采取均等配风方式时,下降幅度达45%～60%;采取合适的燃尽风喷口水平摆动角度,可有效缓解炉膛出口烟温偏差,偏差可控制在50℃范围内;在NOx排放量得到明显改善的同时,锅炉效率提高1%左右.改造后任一工况下的NOx排放浓度均低于400 mg/m3,同时为尾部烟气脱硝(SCR)装置提供更为经济的入口条件.     

富燃料区喷氨降低烟煤NO_x排放的试验研究

富燃料区喷氨技术是建立在空气分级基础上的炉内脱硝技术,在1台多功能电加热管式沉降炉中进行的试验表明,在T=1 200℃~1 500℃反应温度区间内,富燃料区喷氨脱硝效率在较小过量空气系数下(SR0.9)随着温度的升高而增加,在较大过量空气系数下(SR0.9)高温则抑制了氨基还原剂对NO_x的还原;过量空气系数SR在0.8~1的工况下,富燃料区喷氨的脱硝效果呈先升后降的趋势,并且在SR=0.95取得47%最大脱硝率;大部分实验工况下,氨氮摩尔比在1.5~2.5之间,反应停留时间为0.4s~0.48s左右,脱硝效率取得最优值。空气分级结合富燃料区喷氨技术可以取得80%左右的脱硝率。     

烟煤焦催化还原NO_x实验研究

研究了烟煤焦在催化剂的作用下对 NOx 的还原过程。实验发现 ,烟煤焦中廉价催化剂的存在对煤焦异相还原 NOx 有很大的影响 ,在合适的反应温度和化学当量比 ( SR)条件下 ,煤焦中的催化剂能降低 NOx 还原反应的活化能 ,加快 NOx 还原反应的速度 ,提高 NOx 的还原率。实验使用两种催化剂后 ,NOx 的还原率可超过 5 0 % ,几乎达到与褐煤及气体再燃燃料相同的再燃效果     

在炉排主燃区加喷蒸汽的燃烧试验研究

对不同煤种在炉排主燃区加喷蒸汽的燃烧试验研究表明，可提高锅炉运行效率，起到强化燃烧、降低炉排工作温度和减少烟尘排放。     

富燃料区喷氨降低NO_x排放浓度的热态试验研究

对某热电厂75 t/h煤粉锅炉进行了富燃料区喷氨技术改造,以降低NO_x排放浓度。在改造后的实际运行的煤粉锅炉上进行了热态试验,研究了氨氮比、O_2浓度和温度对脱硝效率的影响。试验结果表明:当氨氮比为1.5时,采用富燃区喷氨技术可在空气分级技术改造的基础上,将NO_x排放浓度降低至50%左右;当氨剂喷入位置处的温度超过1200℃时,会引起NO_x排放浓度的增加;当氨氮比为1.5、4角位置处喷射尿素时,空气分级联合富燃料区喷氨可以达到约70%的脱硝率。     

烟煤空气分级燃烧降低NO_x排放试验研究

NOx是造成大气污染的主要污染物之一,在哈尔滨锅炉厂有限责任公司10MW煤粉燃烧综合模拟试验台,进行烟煤空气分级燃烧试验,试验研究了燃尽风高度和主燃区过量空气系数对NOx排放的影响。结果表明:分级燃烧能够有效降低NOx排放,随着燃尽风位置的提高趋势明显,最高可达40%,兼顾炉膛出口温度和固体未完全燃烧损失后得出该煤种的最佳燃尽风高度。同时研究主燃区过量空气系数对NOx排放的影响,为该烟煤在工程上的燃尽风高度和比例的设计提供理论依据。     

主燃区过量空气系数对再燃区速度场影响的试验研究

采用相位多普勒分析仪(PDA)系统对炉膛再燃区域气固两相流动动力特性进行了测量,得到了在不同主燃区过量空气系数α条件下再燃区气固速度分布的规律。结果表明:随着主燃区过量空气系数的增大,气固两相滑移现象加剧,并且3个工况的气固两相滑移主要集中在X方向上,关闭相邻多层一、二次风喷口会使得主燃区的旋转气流在到达再燃区前的较长区域内没有受到射流的驱动,流场类似自由旋转状态,旋涡直径逐渐增大。图6表1参7     

燃煤特性对空气分级燃烧NO_x排放影响的研究

以空气分级低氮改造后的切圆燃烧锅炉为对象,研究、分析了燃煤挥发分Vdaf、灰分Aar、水分Mt和燃料氮Nar对NOx生成量的影响规律。研究表明,挥发分和水分与NOx负相关,灰分和燃料氮与NOx正相关,NOx随着挥发分和水分增加而减小,随着灰分和燃料氮的增加而增加。在燃烧初期各类有利于煤粉着火、降低温度水平及降低氧量水平的因素都有利于降低NOx排放。     

空气分级燃烧对降低燃油炉NO_x排放的试验研究

为了解决现有燃油炉NO_x排放超标的问题,对现有燃油炉的结构进行改造,实施了空气不分级燃烧和分级燃烧对降低NO_x排放的对比性试验。在空气不分级燃烧时,得到O2浓度是影响NO_x的重要因素,可以采用低氧燃烧来降低NO_x的浓度以满足排放要求,并得到不同负荷下低氧燃烧的过量空气系数范围;采用空气分级燃烧时,通过控制一次风α_1和二次风α_2的送入量,使燃油炉NO_x排放的浓度进一步降低以符合国家更严格的排放标准。     

大同烟煤空气分级燃烧NO_x生成特性的试验研究

在20kW下行燃烧炉上进行大同烟煤的空气分级燃烧试验研究,研究了影响空气分级燃烧效果的因素和NO_x的生成与还原路径,分析了不同工况下的飞灰的残余氮含量。结果表明:在不分级燃烧条件下,NO_x的生成量随着过量空气系数的增加而增大,在控制总过量空气系数的条件下,通过提高分级深度或者推迟燃尽风的投入能够进一步降低NO_x生成,但这种降低程度存在上限。空气分级燃烧过程中存在明显的挥发分氮还原现象,同时焦炭氮的析出也受到抑制。     

层燃锅炉横向空气分级脱硝技术的试验研究

与大多数燃煤层燃锅炉炉膛装有纵向空气分级脱硝工艺不同,尝试在炉排上实现横向的空气分级技术,即使用一次风不均匀配置,减少中心火焰段的供风量,减少量补充到炉床后段,在高温火焰段创造深度还原性气氛,再通过侧壁上的烟气循环射流,让热解气与燃料层有更长的接触停留时间,实现燃料型NO_x排放的降低。该技术在某46 MW燃煤层燃锅炉上进行尝试,试验结果展示：燃烧室中炉排上火焰被拉长,火焰峰值温度的位置由距前墙2.62 m延后至3.52 m处,火焰中出现高CO浓度的还原区。炉排上NO_x的峰值浓度从改造前的535 mg/m³降低至322 mg/m³。尾部烟气中NO_x浓度从350 mg/m³左右降低至260～290 mg/m³,实现脱硝效率17.1%～25.7%。改造对大渣燃尽率、锅炉功率、炉内烟气温度等没有影响。该技术对于层燃锅炉实现炉内火焰脱硝有一定的工业指导意义。     

高级空气分级脱硝特性的实验研究

在一台20kW电加热多功能低Nox试验台上对高级空气分级--空气分级富燃料区喷氨脱除Nox进行了实验研究. 研究发现,主燃区过量空气系数SR1、温度T以及化学计量比NSR是影响氨剂对Nox还原的重要参数.1000℃时,较小SR1不利于氨剂对Nox的还原.增大SR1时,由于初始Nox水平较高,能一定程度上提高喷氨后的脱硝效率.主燃区温度为1300 ℃时,在SR1=0.75、SR1=0.85下喷氨都能提高10 %左右的脱硝效率,但在SR1=0.95、SR1=0.99时,较大NSR下,脱硝效率有一定回落.高温能促进较小SR1下喷氨后的脱硝效果,但在SR1较大时,高温对氨剂还原Nox不利.大部分试验工况下,NSR在1.5-2范围内,脱硝效率取得最佳值.