炉内低氮燃烧技术的应用
我国是以燃煤为主的发展中国家,其能源结构以煤炭为主,煤炭消耗量在一次能源消费量中的比重超过百分之六十。在煤炭资源的利用中,燃煤工业锅炉每年的煤炭消耗量,约占全国煤炭消耗总量的四分之一。
近年来大气污染日趋严重,保护环境的呼声越来越高。煤炭燃烧产生的NOx(氮氧化物)是大气污染的主要污染物之一,减少NOx的排放量对控制大气污染有着重要的现实意义。“十二五”期间,国家把NOx减排作为重要的指标进行考核。
由于燃煤工业锅炉所排放的NOx在环境污染中占有较大比重,因此治理工业锅炉NOx污染是治理环境污染的有效途径。国家环境保护燃煤工业锅炉节能与污染控制工程技术中心(下称:工程技术中心)采用先进的炉内低氮燃烧技术,减少NOx排放量,对环境治理起到了积极推进作用。
炉内低氮燃烧技术在燃煤工业锅炉上已有广泛应用。由于层燃、室燃、循环流化床锅炉的燃烧方式不同、炉膛结构不同,其原始NOx排放也有较大差异。一般来说,在未特意采用炉内低氮燃烧技术时,循环流化床NOx原始排放最低,一般在300mg/m3以下,也有部分项目排放在400mg/m3左右;以链条炉为代表的层燃炉NOx原始排放一般在300~600mg/m3,煤粉工业锅炉为室燃锅炉,NOx原始排放大致在400~600mg/m3。
通过实验,工程技术中心研究发现层燃、室燃、循环流化床锅炉可根据燃烧方式的不同采用不同的低氮燃烧技术。针对层燃锅炉配风较常采用空气分级以及烟气再循环来实现低氮燃烧;在烟气再循环对层燃锅炉典型区段燃烧的影响下,结合空气分级技术通过半焦催化还原NO;炉内超级还原脱硝技术是近年来新兴的炉内脱硝技术手段,通过在燃烧火焰区域的合理位置喷氨,实现在高温火焰中直接脱硝。循环流化床锅炉低氮燃烧改造主要对二次风口、给煤口的位置及分布进行优化调整,或是增加烟气再循环系统等;在运行方面,主要通过控制炉膛内燃烧氧量,提高二次风份额,降低给煤粒度,减少料层厚度等来降低氮氧化物的生成。煤粉工业锅炉可结合室燃锅炉的特点,采用浓淡燃烧、空气分级、烟气再循环等多种手段实现低氮燃烧;通过在着火初期的构建还原性气氛,抑制燃料型NOx的大量生成;通过控制主燃烧区温度分布,避免局部热力型NOx生成量过高。
工程技术中心在对层燃、室燃、循环流化床锅炉的炉内低氮燃烧技术进行了大量试验后,已在工程应用上加以验证,以链条炉为代表的层燃炉可将NOx排放降低至250~300mg/Nm3;循环流化床工业锅炉可将NOx排放降低至200mg/m3以下,如采用流态化超低氮燃烧技术,可将初始排放降至100mg/m³左右;针对29MW及以上容量的室燃炉,可将NOx原始排放降至在300mg/m3以下。
随着环保要求的不断提高,工程技术中心研究适合我国国情的低氮燃烧技术,将有着良好的前景。
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