双流化床锅炉和双流态高效洁净燃烧工艺

为了从源头控制燃煤电厂烟气污染物,实现"超低排放",在对煤燃烧过程中NOx、SO2生成机理、控制措施进行探讨的基础上,借鉴循环流化床锅炉和鼓泡流化床锅炉的技术特点,提出了双流化床锅炉技术方案及其高效洁净燃烧技术工艺,通过参数解耦等技术可以实现运行指标的优化控制,分别控制NOx和SO2的生成及脱除,从而实现煤的高效燃烧和烟气污染物的"超低排放"。通过理论分析论证和流化床运行实践佐证,双流化床锅炉及双流态高效洁净燃烧工艺可以在燃烧过程中实现污染物的"超低排放"。     

660MW超超临界循环流化床锅炉超低NOx排放研究

循环流化床(CFB)发电技术具有良好的炉内脱硫抑氮等优势,得到了广泛推广。随着环保形势的日趋严峻,CFB锅炉仅依靠炉内低氮燃烧无法满足NO_x超低排放要求,因此必须深入研究CFB锅炉炉内低氮燃烧理论,并在660 MW高效超超临界CFB锅炉实现突破。基于流态重构节能型CFB锅炉的设计理念,通过试验和数值模拟研究了炉内NO_x生成还原机理与炉内实现NO_x全部脱除的技术方案。结果表明,影响660 MW超临界CFB锅炉NO_x排放的因素包括:燃用煤质、燃烧温度及均匀性、过量空气系数(运行氧含量)、分级燃烧等。660 MW超超临界CFB锅炉采用单炉膛、单布风板、M型布置、4个旋风分离器、4个外置式换热器的炉型结构,锅炉热一次风从水冷风室后侧6点给入,保证了锅炉一次风静压分布均匀,进而保证了物料流化均匀性;采用"前墙给煤、后墙给煤泥"的给煤方式,前墙布置12个落煤口,后墙布置8支煤泥枪,同时后墙布置8点排渣,保证给煤均匀性;采用4旋风分离器布置结构保证了物料均匀性,不同旋风分离器之间流率偏差的最大值为7.9%;采用4个外置式换热器均匀布置保证床温的均匀性。同时炉内温度场及过量空气系数对NO_x排放起关键作用,锅炉设计床温确定为860℃,既保证了锅炉效率,又减少了NO_x排放,同时保证低负荷工况下满足选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统反应温度窗口;锅炉过量空气系数选取1.15,进一步增强了还原性氛围。分级燃烧时一、二次风比例为4∶6,并适当调整锅炉二次风口位置及倾角,形成较大的还原性氛围。通过上述措施可实现炉内高效抑氮,最终使锅炉NO_x原始排放浓度低于50 mg/m3,炉外选取以尿素为还原剂的SNCR技术为辅助脱硝手段,在低投资、低成本、全负荷条件下实现最终烟气中NO_x超低排放。     

循环流化床超低NOx与SO2排放技术研究进展

因固有的低污染物排放控制成本优势,循环流化床(CFB)锅炉已成为商业化程度最好的洁净煤燃烧技术之一。随着超低排放标准的提出,CFB燃烧技术也面临巨大挑战。为满足超低排放标准,通常要使用烟气净化处理装置,导致CFB锅炉污染控制成本显著增加。如何低成本实现CFB锅炉NO_x与SO_2原始超低排放成为关注焦点。系统论述了现有CFB超低NO_x和SO_2排放技术、最新开发的CFB超低NO_x燃烧技术、炉内CFB超低SO_2排放技术和CFB超低NO_x、SO_2协同控制技术等。研究表明:开发高效分离器不仅可提升CFB燃烧效率,也是保证超细石灰石高效脱硫的前提,分离器效率越高,CFB燃烧效率和超细石灰石脱硫效率越高;随着循环流化床锅炉的大型化发展,炉膛截面越来越大,如何实现超细石灰石在大型炉膛内横向的均匀混合成为第1个技术难点;控制单一气体使其满足超低排放的技术相对成熟,但如何协同控制NO_x和SO_2使之满足超低排放标准成为第2个技术难点;现阶段CFB炉内超低排放技术仅针对某些特定的燃料可达到超低排放,针对其他常规燃料,NO_x和SO_2能否达到超低排放仍需要进一步深入研究。     

循环流化床锅炉流态重构节能超低排放技术应用小结

如何协调并解决炉内高效深度脱硫、燃烧过程深度低氮排放、燃料充分燃烧和锅炉保持较高热效率之间的矛盾,一直以来都是困扰循环流化床技术持续发展的一个课题,因此循环流化床锅炉(CFB)深度低氮燃烧技术一直没有形成很统一的概念和具体的技术改造措施。而如今,太原锅炉集团与清华大学合作研发的循环流化床锅炉流态重构节能超低排放技术,有效地解决了这一问题。兖矿国宏化工有限公司2台130 t/h循环流化床锅炉的应用实践表明,循环流化床锅炉采用流态重构节能超低排放技术进行技改后,与常规循环流化床锅炉相比,在运行的经济性、可靠性、环保性等方面优势突出,具有推广价值。     

四角切圆锅炉富氧燃烧对NO_x生成影响的数值模拟

采用RFG富氧燃烧方法在新疆某电厂350 MW机组锅炉上进行数值模拟,对燃烧时炉内温度场、CO与O2及NOx排放进行分析。结果表明:在21%、25%、29%富氧燃烧工况下,NOx排放浓度均低于空气燃烧时的浓度;四角切圆燃烧煤粉锅炉采用富氧燃烧后,炉膛出口NOx浓度由空气燃烧时的359 mg/m3分别降低到235 mg/m3、272 mg/m3、305 mg/m3;高浓度的CO2与煤粉反应生成CO,形成还原性氛围,有助于抑制NOx生成以及增大对已生成NOx还原的概率;在氧气含量为21%的浓度下,通过增加循环烟气中NO含量可以减少NOx的生成和排放。     

CFB锅炉低氮燃烧对炉内固硫影响研究进展

随着火电厂烟气污染物排放标准的日益严格,循环流化床(CFB)锅炉多采用低氮燃烧技术在燃烧阶段降低NO_x的生成,但低氮燃烧应用会使炉内局部气氛,尤其是密相区的氧含量降低1%～4%,CO等还原性气氛增加1%～2%。固硫反应在不同氧浓度及还原性气氛条件下会表现出不同的反应路径,从而影响整个固硫反应速率和不同固硫产物的生成,导致最终固硫率的不同。因此CFB锅炉中引入低氮燃烧条件后会对炉内钙基固硫过程产生一定的影响。为了明晰低氮燃烧条件对CFB炉内钙基固硫反应的影响,保证燃烧中同时降低SO_2和NO_x的排放浓度,实现CFB锅炉中低氮燃烧技术与钙基固硫技术的耦合,综述了低氮燃烧反应条件对CFB锅炉炉内钙基固硫过程影响的研究现状,分别阐述了整个固硫过程中低氮还原性气氛及氧化-还原交变气氛条件对固硫剂煅烧、固硫剂固硫及固硫产物的分解转化3个不同反应阶段的影响。结果表明:CO_2浓度变化对CaCO_3煅烧影响较大且研究较多,气氛中CO_2的分压会直接减弱煅烧反应进行的程度;O_2和CO浓度变化对CaCO_3煅烧的影响未见报告,但从理论上推断影响较小,仍需进一步试验证明。在低氮燃烧形成的氧化-还原交变气氛下,炉内固硫反应过程变得复杂。氧气消失后,固硫率会降低20%左右,随着还原性气氛中CO含量的增加,固硫率还会进一步降低;随着CO等还原性气氛的增强,固硫产物CaSO_4稳定性降低,分解温度降低,CaS稳定性增强。但氧化、还原交变气氛下固硫产物的转化机制研究表明,当形成以CaS为内核,CaSO_4为外壳的固硫产物时,钙利用率和固硫效率会有所提高。可见,低氮燃烧气氛对硫化反应的影响具有不确定性。由于硫化反应的复杂性和固硫产物的不稳定性,目前尚无明确的针对不同固硫剂与反应温度和反应气氛的最佳匹配结果。因此,提出需进一步探究石灰石、电石渣等钙基固硫剂在不同氧浓度气氛及不同程度还原性气氛条件下的固硫反应机制,明确低氮燃烧条件对钙基固硫过程的影响,最终获得CFB锅炉低氮燃烧与炉内钙基固硫两者有机结合的优化反应条件,为实际生产提供可靠的理论依据。     

330 MW亚临界CFB锅炉烟气再循环深度调峰运行性能研究

为了消纳新能源上网,循环流化床(CFB)锅炉机组利用自有调峰能力强特点,参与深度调峰灵活性运行。但超低负荷运行时,受密相区流化安全约束,一次风总量无法持续下降,从而破坏了固有的一、二次风分级还原特性,导致更多的NOx生成。同时,炉膛出口温度远低于选择性非催化还原(SNCR)温度窗口,导致设置在分离器内的脱硝系统效率下降。烟气再循环技术是一种适合CFB锅炉低负荷运行的NOx控制技术,介绍了330 MW亚临界CFB锅炉机组烟气再循环改造前后的运行性能对比,结果表明,在超低负荷条件下,采用烟气再循环技术能在维持密相区流化安全的同时,显著降低一次风量,强化密相区还原氛围,同时降低密相区温度,延迟炉膛内燃烧,显著提高炉膛出口烟温,有效避免了分离器内SNCR脱硝效率的降低。并针对烟气再循环系统内的腐蚀提出了合理的运行控制策略。     

高温水冷分离低速循环流化床锅炉的设计与发展

循环流化床燃烧技术是在鼓泡床技术上发展起来的一种新的燃烧技术，循环流化床锅炉(CFB)亦被称为第二代沸腾炉。它克服了鼓泡床沸腾炉燃烧效率低和磨损严重等缺点，增加了物料循环系统。由于CFB具有燃料适用性广、负荷调整范围大、在炉内加石灰石可直接脱硫和低温燃烧降低NOx的排放等优点，近些年来得到了迅猛发展。     

循环流化床氮氧化物排放预测模型及优化控制研究

随着环保要求的日益严格,为了降低CFB机组的NOx排放,需要对炉内生成的NOx浓度进行准确估计并应用到控制中,对此,建立精确实用的机理控制模型显得十分必要。同时,需要综合考虑降低炉内燃烧所生成的NOx与SNCR的优化控制,利用该模型对炉内外NOx综合控制进行优化。通过对NOx的生成机理进行分析,以CFB锅炉燃烧产生的燃料型NOx为主体,应用数学建模与仿真的方法,以给煤量、风量等作为模型输入,建立炉膛出口CO浓度预测模型,并以此模型为基础,与即燃碳模型为输入,建立可以用于控制的炉膛出口NOx浓度预测模型。利用上述方法建立了炉膛出口CO浓度预测模型和炉膛出口NOx浓度预测模型,并根据实际运行数据对模型进行参数求取及仿真,针对炉内燃烧控制与SNCR脱硝配合不佳,导致NOx排放水平较高的问题,根据所建立的炉膛出口NOx浓度预测模型,提出了炉内外NOx综合控制技术路线,设计了基于NOx浓度预测模型的一二次风量优化控制与SNCR优化控制思路。仿真证明了所建立的模型具有较好的精确度,满足实际控制系统的精度要求,并具有一定的预测效果。所设计的炉内外NOx综合控制技术路线与一、二次风量优化控制思路可以为今后循环流化床机组NOx低排放控制提供参考。     

循环流化床燃煤过程NOx和N2O产生-控制研究进展

循环流化床(CFB)燃烧技术因其燃料适应范围广、污染物排放低等优点,近几十年得到广泛应用. 随着当前环保要求的日益提高,CFB燃煤过程N2O排放浓度较高成为其应用的瓶颈问题. 因此系统总结CFB燃煤过程中NOx和N2O排放的研究现状对开发新型CFB燃煤技术具有重要意义. 本工作首先讨论了CFB燃煤过程中NOx和N2O的均相和异相反应机理,然后应用这些机理分析了床温、过剩空气系数、分级燃烧,以及煤种对CFB燃煤过程NOx和N2O排放的影响. 在此基础上,对常见的抑制NOx和N2O排放的工艺从机理角度进行了归纳总结. 最后,对2种本工作认为有应用前景的CFB燃煤减排NOx和N2O新技术?反向分级燃烧技术及CFB解耦燃烧技术进行了简要论述.     

超临界循环流化床锅炉深度调峰技术研究与应用

超临界循环流化床机组深度调峰过程中除了亚临界机组面临的低负荷工况布风板的稳定流化、氮氧化物控制难题外,还涉及水动力的安全性问题。针对超临界循环流化床锅炉深度调峰面临的技术难题,通过流态重构,使临界流化风速降低,保证稳定流化所需的风量减小,同时,减少了炉膛下部燃烧份额,进而减小布风板面积,保证超低负荷流化稳定;开发了垂直管圈二次上升水冷壁工质流程,保证低负荷水动力安全性;降低床料粒度和循环物料粒径,在保证流化和燃烧的前提下,降低一次风比例,强化焦炭颗粒表面的局部还原性气氛,同时对给煤、排渣、送风等布置方式进行优化布置,保证炉内氧量和温度分布均匀,为氮氧化物控制提供保证,最终实现350 MW超临界循环流化床锅炉20%BMCR工况稳定运行,最大壁温偏差为17℃,炉内同层温度偏差在30℃以内。此外,在锅炉从启动到满负荷以及变负荷运行过程中,3个旋风分离器入口烟温的温度偏差始终在10℃以内,氮氧化物全负荷超低排放。     

420t/h四角切圆锅炉低氮燃烧改造数值模拟研究

为达到严格的超低排放标准,目前国内绝大部分电站锅炉均实施了NOx排放控制技术改造。针对一台燃用烟煤的420 t/h四角切圆煤粉锅炉,将原双通道燃烧器改造为水平浓淡燃烧器并加装3层燃尽风(SOFA),从而达到低氮燃烧的效果。应用数值模拟方法进行方案论证,研究了一次风浓淡比、SOFA风率和SOFA风射流角度等参数对锅炉燃烧状况及NOx排放规律的影响,并提出最佳改造方案。随着浓淡比的增加,炉膛出口温度逐渐增加,而NOx含量逐渐降低。浓淡比为4∶1时,飞灰含碳量最低。随着浓淡比增大,CO浓度升高,增强了主燃区域的还原性,抑制挥发分含氮中间产物氧化成NO;另一方面,浓淡比增大使浓煤粉气流挥发分析出速率加快,强化挥发分含氮中间产物HCN和NH3将已生成的NO还原为N2;同时,淡侧气流煤粉浓度低,含氮基团析出量变小,与氧反应生成NO的量减少。随着SOFA风率的增加,炉膛出口烟温、飞灰含碳量增加,20%SOFA风率时,NOx浓度较高,SOFA风率由30%增加到40%时,NOx浓度基本保持不变。随着SOFA风率的增加,主燃区形成的低O2高CO浓度的强还原性气氛抑制了HCN及NH3被氧化成NO,反而促进了其与已生成的NO发生反应生成N2。此外,高SOFA风风率下,主燃区高温区缩小,生成的热力型NOx也相应减少。随着SOFA风射流角度上扬,还原区加长,有利于降低NOx浓度,但燃尽区的火焰中心会上升,煤粉燃尽时间变短,炉膛出口温度和飞灰含碳量上升。随射流角度增加,O2浓度降低而CO浓度升高,这是由于射流角度增大延迟了煤粉燃尽过程,增加了化学不完全燃烧损失;这种低氧高CO的强还原性气氛大大抑制了NOx生成。根据数值模拟结果,确定试验锅炉的低氮燃烧改造方案为:选择浓淡比为4∶1的水平浓淡燃烧器作为改造燃烧器,SOFA风率定为30%,SOFA射流角度上扬15°。改造后锅炉燃烧稳定,NOx排放显著降低,为220 mg/Nm3左右(降幅达65%～70%),而飞灰含碳量保持在3%～4%,表明改造方案可达到良好的低氮燃烧效果。     

两段式滴管内烟煤富氧空气分级燃烧NOx排放特性研究

随着我国对大气污染物排放监管力度的日益严格,NOx控制技术已广泛应用于工业生产的各个领域。作为一种直接、简便的NOx排放控制技术,富氧空气燃烧技术已经出现在燃气锅炉和内燃发动机等行业,然而在燃煤锅炉行业中却鲜有应用。为了验证富氧空气燃烧技术在煤粉工业锅炉中的NOx减排效果,笔者以神府烟煤作为燃料,利用两段式滴管炉试验系统模拟煤粉在锅炉内燃烧的实际情况,采用热态试验方法,研究了烟煤富氧空气分级燃烧的NOx排放特性,并与单级供风、空气分级燃烧2种燃烧方式下的NOx排放情况进行对比。考察了主燃区温度、二次风配比(以主燃区过量氧气系数表示)、二次风氧浓度等关键因素对NOx排放的影响。结果表明:富氧空气分级燃烧的NOx排放显著低于单级供风燃烧,同时也低于空气分级燃烧的NOx排放。主燃区温度为1 300~1 500℃时,富氧空气分级燃烧的NOx排放减少比例比分级配风燃烧提高了6~12个百分点;富氧空气分级燃烧条件下,随主燃区温度升高,煤粉燃烧更加充分,燃料中N元素分解成NHi、HCN等大量中间产物,使主燃区气氛的还原性增强,被还原的NOx比例增加。因此,NOx排放降低且NOx排放减少比例呈现上升趋势;富氧空气分级燃烧的二次风配比对NOx排放具有显著影响,随着主燃区过量氧气系数的升高,NOx排放均呈现先降低后升高的趋势。因此存在最佳二次风配比,使NOx排放浓度最低。主燃区温度为1 300℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.58;主燃区温度为1 500℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.55;在主燃区过量空气系数给定的条件下,提高二次风氧浓度可以延长煤粉颗粒在主燃区的停留时间,并在煤粉颗粒表面形成局部富氧环境,促进煤粉充分燃烧,从而增强主燃区气氛的还原性,降低NOx的生成。因此,当二次风氧浓度为21%~31%时,NOx排放随二次风氧含量的升高而降低。随着二次风氧浓度的逐渐升高,NOx排放的降低趋势逐渐放缓。     

燃重油隧道窑有害物质排放的控制与治理

为了减少燃重油隧道窑有害排放物质对大气环境的污染 ,针对所排放有害物质的生成机理 ,分别采取燃烧法消除烟炱和CO ,控制燃烧过程弱还原性气氛 ,减少NOx生成等一系列的相应措施。结果表明 ,这些措施有效地减少了隧道窑内有害物质的生成量 ,并使得烟囱排烟的林格曼黑度下降到 2级以下     

稻壳的流态化燃烧实验

在高为6m,内径为φ0.3 m的冷态流化床装置上,以0～0.6 mm的河砂为床料,进行了高速循环流化床(CFB)和低速鼓泡床流化床(BFB)不同工况的冷态流态化实验研究,当流化风速达到2.8m/s时,流化床就能实现循环;鼓泡流化床压力分布主要集中在底部的密相区,循环流化床压力分布更趋均匀。以稻壳为原料,在相同尺寸的流化床热态装置上进行了流态化燃烧实验,稳定燃烧阶段,循环流化床和鼓泡流化床沿炉膛的温度分布情况较为类似,循环流化床燃烧效率达到93.36%,鼓泡流化床达到93.01%,循环流化床和鼓泡床燃烧排放烟气中烟尘、SO2、NOx的含量都能满足国家排放标准。     

SNCR+循环氧化吸收脱硝联合工艺在CFB锅炉超低排放中的应用

简述了选择性非催化还原(SNCR)和循环氧化吸收脱硝技术原理,以洛阳石化循环流化床(CFB)锅炉为例,对锅炉SNCR、循环氧化吸收脱硝改造后的运行进行分析,探讨了该联合脱硝技术应用于CFB锅炉超低排放改造的优点和不足。     

循环流化床锅炉床温及床压的控制

0　前　言循环流化床锅炉 (后称 CFB锅炉 )与常规煤粉炉相比 ,汽水一侧的控制基本相同 ,但床温及床压的控制不同。CFB锅炉的炉膛类似于一个低温的化学反应器 ,一般将密相区物料温度控制在 850～ 90 0℃ ,这是最佳脱硫、脱硝温度 ,床温过低使锅炉燃烧效率下降 ,床温过高则会造成 NOx 及 SOx 排放增多 ,污染环境 ,甚至造成床料结焦 ,影响设备安全运行。1　床温影响因素1 .1　设计因素炉膛传热计算方法不准确 ,没有考虑宽筛分床料的特性 ,导致计算偏差大 ,炉内受热面配置不合理。1 .2　运行因素锅炉的实际运行条件往往同设计不一致 ,尤其是…     

循环流化床燃烧在高过剩空气下的NOx排放

提出了借助循环流化床在高过剩空气系数下燃烧的技术提供高温空气的新构思。搭建了循环流化床燃烧热态试验台,完成了循环流化床燃烧在高过剩空气系数下的NOx排放特性试验,结果表明:循环流化床在高过剩空气系数下燃烧温度分布均匀,燃烧稳定性好;过剩空气系数增大,氮氧化物排放增加;提升管二次风高度的增加和还原区系数的减小有利于控制氮氧化物的排放水平和减少煤中的N向NOx的转化比。在过剩空气系数为1.6、还原区系数为0.72和二次风高度为1 500 mm时,循环流化床NOx排放为339 mg/m3,煤中的N向NOx转化比为21%。循环流化床高温空气NOx的浓度对燃料高温燃烧NOx排放的影响需要进一步研究。     

循环流化床燃烧条件下焦炭表面NO_x还原机理研究进展

为使CFB锅炉达到NO_x原始超低排放,需要更加深入地理解煤炭燃烧过程中NO_x生成和还原机理,其中焦炭对NO_x的还原(NO_x-char反应)被认为是CFB含氮反应体系中最重要的环节之一.综述了文献中对NO_x-char反应的研究结果 ,围绕基本反应过程、焦炭中矿物杂质作用和影响因素三个部分,较为全面地阐述了焦炭表面NO_x还原过程.研究表明,碳原子除可直接作为还原反应物外,还可为CO,H_2,NH_3等还原性气体提供吸附表面从而间接还原NO_x,同时焦炭中的K,Fe,Ca等具有催化活性的矿物杂质能明显促进NO_x-char反应.多种还原作用共同存在使得NO_x-char反应的影响因素众多,包括煤种、热解条件、反应温度、焦炭粒径、碳燃尽率、CO/O_2/H_2O/SO_2等环境气体、焦炭中矿物杂质含量和化学组成等.另外,很多情况下这些因素并非独立作用,而是相互影响,且常在不同条件下对NO_x还原表现出"促进-抑制"两重性质.未来还需更加深入地研究焦炭表面NO_x反应体系,特别是定量描述不同影响因素的作用,建立CFB全炉膛NO_x排放模型,从而为深度挖掘循环流化床技术的低氮燃烧潜力奠定理论基础.     

节能型CFB锅炉低NO_x排放研究

近年来,CFB锅炉面临着超低排放和超低能耗的要求。阐述了CFB锅炉NO_x生成与控制机理,介绍并分析了节能型CFB锅炉技术,并在此基础上探讨了节能型CFB锅炉技术对NO_x生成的影响。结果显示,节能型CFB锅炉技术不仅具有节能的特点,且其在强化CFB锅炉NO_x低排放性能上也具有一定的优势。