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%。     

新型煤粉燃烧器的燃烧机理分析

分析了国内超临界和超超临界锅炉采用的几种新型煤粉燃烧器的燃烧机理。主要特点是采用多级配风技术灵活控制燃烧器出口的煤粉火焰燃烧过程;实现着火初期低氧燃烧和火焰内NOx还原技术;在旋流式燃烧器内采用煤粉浓缩技术和环形齿状稳燃器或直流过渡风,在喷口附近煤粉气流着火初期,加强热烟气回流和维持高温及低氧燃烧,促进挥发分析出过程中的NOx还原,并实现快速着火和低负荷稳定燃烧;在A-PM型直流式燃烧器上采用带扩压管的缩放型小喷口结构,增强稳燃能力和维持高温和低氧燃烧,促进NOx还原,并均衡火焰温度,降低水冷壁的热负荷;设置可调节燃尽风进一步提高炉内脱氮效果和提高燃烧效率等。     

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。     

贫煤空气分级燃烧NOx排放特性试验研究

采用煤粉燃烧自维持一维试验炉研究了低挥发分贫煤空气分级燃烧和NOx排放特性,重点研究了空气分级深度、分级燃尽风喷口位置对贫煤燃烧NOx排放的影响,探索能够实现低NOx排放的空气分级燃烧布置方式。结果表明:随着主燃区过量空气系数αM减小,炉膛出口NOx质量浓度逐渐降低,当αM为0.70时NOx还原效率可以达到33.1%;随着分级燃尽风位置比Ms增加,煤粉颗粒在还原区内停留时间延长,炉膛出口NOx质量浓度进一步降低,并存在一个最佳分级燃尽风位置比;当αM为0.85时,最佳分级燃尽风位置比Ms为0.47,对应的炉内NOx还原效率为37.7%。     

切圆锅炉空气分级NO_x生成特性空间分布研究

针对某电厂NOx排放过高的问题,通过对NOx的形成机制以及煤质分析,运用CFD软件模拟锅炉炉内燃烧状况,采用空间分布法分析600MW锅炉深度空气分级燃烧下NOx的生成特性。计算结果表明,空间分布法能够详细的说明NOx生成特性;燃烧器喷口附近区域NOx的生成与还原最为剧烈;挥发分析出速率与焦炭燃尽速率对HCN生成有着重要的影响;HCN与一、二风的混合程度影响了主燃区燃烧器喷口下游燃料型NOx反应速率;燃料型NOx生成速率明显大于热力型NOx生成速率,控制NOx的产生最主要是控制燃料型NOx的生成与还原。分离燃尽风(separated over fired air,SOFA)投入使得主燃烧器区域缺氧程度严重,主燃区NOx整体浓度较低,后期未完全燃烧物质的补燃影响了出口截面NOx浓度;采用SOFA分级能够在保障NOx得到还原的前提下,进一步促进焦炭的燃尽,降低出口烟温和飞灰含碳量。     

200MW四角切圆燃烧锅炉改造工况数值模拟

煤粉再燃是降低NOx排放的一项新技术。利用CFD软件平台，采用数值模拟方法对某电厂200MW四角切圆燃烧锅炉改造前后炉内燃烧状况进行研究。改造方案1采用空气分级，方案2在1基础上，增加细粉再燃。计算结果表明：改造后在最上面一层一次风喷口的高度区域，温度骤然下降，而CO浓度很高，形成一个相对低氧，低温的还原性气氛区域。再燃降低NOx48．9％左右。改造后煤粉燃尽率下降且燃尽所需时间也增加，降低了电厂的经济性。煤粉颗粒在炉内运动具有很大随机性，停留时间差异很大。平均而言，煤粉喷入高度越高，停留时间也越短。     

外燃式微油点火燃烧器机理及应用

针对火电厂煤粉锅炉冷态节油点火、低负荷稳燃、煤种适应性提高、低NOx运行等要求,开发了新型外燃式微油点火燃烧器,点火燃油量在100 kg/h左右,该燃烧器同时作为主燃烧器使用,并具有低负荷稳燃与低NOx功能。5台锅炉的工业应用结果表明,外燃式微油点火燃烧器可实现锅炉冷态点火,煤粉燃尽率在82%以上,可实现不投油自然停炉,NOx下降率为25%左右,结合燃尽风后NOx下降率达55%左右。中心风是该燃烧器的主要调节手段,数值计算表明,调节中心风可以改变燃烧器出口回流区长度,从而调节煤粉着火点位置。     

600 MW机组煤粉混燃生物质气锅炉燃烧特性研究

为研究不同生物质气喷口位置对锅炉燃烧特性影响,针对600 MW机组煤粉混燃生物质气锅炉,基于ANSYS软件数值研究了生物质气喷口位置变化对炉内温度分布、组分分布以及NOx质量浓度分布的影响,得到了生物质气喷口位置对炉内燃烧及NOx生成影响规律。结果表明:燃煤锅炉混燃生物质气对煤粉燃尽率影响不大,相比于纯煤燃烧工况,炉膛出口烟温和NOx质量浓度降低;在研究的工况范围内,随着生物质气喷口位置的升高,炉膛出口烟温上升,NOx质量浓度先降后升,燃烧器区域O2和CO质量分数降低,CO2质量分数上升;当生物质气喷口位于第2层一次风喷口处时,炉内混燃状况最好,炉膛出口NOx质量浓度最低。     

超临界和超超临界锅炉煤粉燃烧新技术分析

分析了我国超临界和超超临界锅炉采用的新型煤粉燃烧技术。其主要特点体现在采用了不同的综合性技术构思实现煤粉着火初期低氧燃烧和采用多级配风及NOx还原技术实现低污染排放;在燃烧器内采用煤粉浓缩技术和在喷口附近加强热烟气回流以实现快速着火和低负荷不投油稳定燃烧;采用小功率燃烧器和均衡的火焰温度以降低水冷壁的热负荷,采用旋流式燃烧器对冲布置或直流式燃烧器反向双切圆辐射对流互补的方法减小热偏差;适当增加炉膛容积和设置燃烬风,进一步提高炉内脱氮效果和燃烧效率等方面。     

燃尽风与水平浓淡煤粉燃烧器联合应用对NOx生成特性影响

针对燃烧器采用四角切圆矩形炉膛布置方式的某燃用烟煤220 t/h锅炉，在主燃烧区域通过采用水平浓淡燃烧器、在三次风上层加装高位燃尽风喷口(SOFA)，采取燃料水平分级与空气垂直分级结合的方式进行改造，降低氮氧化物(NOx)排放水平。研究了SOFA对锅炉NOx排放和飞灰可燃物的影响规律。试验结果表明，当采用合理的燃尽风布置，煤粉由上层一次风喷口至OFA喷口间的流动时间保持在0.32 s左右时，采用合理的二次风配风调节方式，主燃烧器区域过量空气系数控制在0.85时，机组NOx排放量可降低到450 mg/m3以下。同时，对飞灰含碳量影响较小，保持在1.6%~2%之间，有效避免了过热器超温问题。     

水煤浆再燃降低锅炉NOx排放的实验研究

为明确锅炉采用水煤浆再燃技术时的整体NOx控制效果和影响因素,利用神华煤,在0.25 MW沉降炉上,分别以煤粉和水煤浆为再燃燃料,进行了再燃NOx控制实验。结果显示,水煤浆再燃时的脱硝效果优于煤粉;一定范围内,较高的再燃比有利于锅炉整体再燃脱硝;锅炉主燃区宜采用氧化性氛围,此时该处的过量空气系数与脱硝效果呈现二次曲线关系;水煤浆再燃脱硝率与再燃区过量空气系数成反比。实验证实,水煤浆是一种较优的再燃燃料,可被广泛应用,以实现对工业炉NOx排放的有效控制。     

Studying the Aerodynamics of the TPP-210A Boiler Furnace When It Is Shifted to Operate with Dry-Ash Removal and Vortex Fuel Combustion

To reduce the amount of nitrogen oxide emissions and achieve more reliable operation of the TPP-210A boiler, a process arrangement for firing Grade TR Kuznetsk coal that involves using straight-flow burners and shifting the boiler from slag-tap to dry-ash removal is developed. Owing to a large burner downward slope angle and special arrangement of burners and nozzles, four large vertical vortices rotating in opposite directions are produced in the furnace lower part, as a result of which the combustion products dwell for a longer period of time in the burning zone and more complete fuel combustion is achieved. For verifying the operability and efficiency of the proposed combustion arrangement, investigations on a boiler furnace physical model were carried out using a technique for visualizing fuel jets and secondary and tertiary overfire air jets. The fuel jet temperature boundaries in the course of jet propagation in the furnace model are also determined. The study results have shown that staged fuel combustion will be set up with using the proposed arrangement of burners and nozzles. In addition, large vertical vortices produced in the furnace lower part will help to achieve more efficient use of the dry bottom hopper heating surfaces, due to which lower coal combustion product temperature in the furnace upper part and smaller content of combustible products in fly ash will be obtained. Owing to low values of air excess factor at the pulverized coal burner outlet and gradual admission of air into the vortex zone through a few nozzles with intense inner recirculation of combustion products to the jet initial section, staged combustion of pulverized coal and low nitrogen oxide emissions will be secured. Owing to expansion of fuel jets, a rapid growth of mass in the fuel jet is achieved, which is obtained both due to ejection of the jet itself and due to forced admission of hot fuel gases from other jets. Investigations carried out on the physical model have confirmed that the proposed combustion arrangement features high efficiency and that a low content of nitrogen oxides in flue gases is obtained.     

双尺度低NO_x燃烧器技术应用分析

分析了煤粉燃烧过程、NOx生成及控制方法、双尺度燃烧的技术原理,介绍了深圳妈湾电力有限公司1号锅炉燃烧器改造方案,以及为实现低NOx燃烧改造采取的各项措施。通过改造后的性能试验研究煤质、氧量、负荷、燃烧器摆角、磨煤机组合和配风等不同工况下的NOx排放特性,在此基础上进行燃烧优化调整后,NOx排放质量浓度(标准状态)在燃用大友煤时降至250mg/m3,在燃用神华煤时低至181mg/m3,改造后锅炉性能没有下降,并且取得了较好的经济环保效益。     

低氧燃烧技术在410t／h锅炉上的应用

文章介绍了国华北京热电分公司锅炉的低氧燃烧技术改造项目，采用分级燃烧和燃料再燃技术。控制燃料型NOx的生成是改造的重点，具体介绍了改造的方案、改造的实施、燃烧器改造的效果，并对改造后运行效果进行了评估，改造后NOx排放量基本控制在300mg／m^3以下，锅炉效率基本与改造前一样。改造后存在的问题有：制粉系统对NOx影响明显；飞灰含碳量升高，平均值由改造前的1％升高至2．1％。     

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。     

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。     

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。     

复合分级低NO_x燃烧改造方案技术和经济性分析

介绍了某电厂600 MW机组锅炉的复合分级低NOx燃烧改造原理和方案,结合选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术对低NOx燃烧技术进行技术和经济性分析,结果表明,适当的NOx减排范围内,在不降低锅炉燃烧效率的情况下,采用低NOx燃烧技术的初投资和运行成本远小于SCR技术。     

新型旋流燃烧器--花瓣燃烧器的研究与应用

针对旋流燃烧器燃烧低挥发分煤时存在的问题，提出了一种既能起到良好稳燃作用又能降低NOx排放的新型旋流燃烧器——花瓣燃烧器。该燃烧器充分考虑了煤粉气流与高温烟气的迅速强烈混合问题，能在其背流面形成径向和轴向多种回流区，增大进入回流区的煤粉量，有利于低挥发分煤（贫煤和无烟煤）和低负荷运行时煤粉的着火与稳燃，并降低NOx的排放。介绍花瓣燃烧器工作原理，分析其流场特性，论述其优越性。经在某电厂燃用贫煤的210MW机组锅炉中应用，取得了稳燃不结渣的效果。