宜昌化工热电厂锅炉低氮燃烧器改造方案hjfl.docx

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1、宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案中石化湖湖北化肥肥厂资产产公司宜昌分公公司热电电厂22440t/h、112200t/hh燃煤锅锅炉烟气低氮氮改造方方案北京中通通凯瑞科科技有限限公司二一四四年一月目 录1 前前言32 设设备概况况32.1 锅炉炉规范332.2 燃煤煤特性332.3 燃烧烧设备443 主要要设计研研究依据据84 NNOx生生成和低低NOxx控制技技术94.1 NOOx生成成机理994.2 NOOx的控控制技术术与分析析104.2.1 燃烧前前NOxx控制技技术1114.2.2 燃烧中中NOxx控制技技术1114.2.2.11 早早期低NNOx燃燃烧技术术114.2.2.22 水水平

2、空气气分级低低NOxx燃烧技技术1114.2.2.33 垂直直空气分分级低NNOx燃燃烧技术术124.2.3 烟气脱脱硝技术术124.2.3.11 选选择性催催化还原原技术SSCR1124.2.3.22 选选择性非非催化还还原技术术SNCCR1225 低低NOxx燃烧器器的设计计125.1 3台锅锅炉低NNOx燃燃烧技术术改造项项目燃煤煤特性评评价1225.2 3#号锅炉炉改造技技术方案案125.3 1#、22#号锅锅炉改造造技术方方案1555.4 技术术原理1155.4.1 垂直浓浓淡稳燃燃技术原原理1555.4.2 水平浓浓淡煤粉粉燃烧器器的热回回流着火火稳燃原原理：1155.4.3 浓淡

3、煤煤粉燃烧烧器防止止结渣和和高温腐腐蚀原理理165.4.4 浓淡煤煤粉燃烧烧器降低低NOxx排放原原理1665.4.5 偏置二二次风降降低NOOx排放放原理1175.4.6 空气分分级燃烧烧（SOOFA燃燃尽风）降降低NOOx排放放原理1185.4.7 灵活地地调整汽汽温和保保证安全全受热面面壁温1195.4.8 燃尽风风风量测测量系统统的说明明206 供供货范围围207、改造造费用：221 前言中国石化化资产公公司宜昌昌分公司司3台煤煤粉锅炉炉脱硝改改造项目目，为了了尽量减减轻炉后后烟气脱脱硝的压压力，先先对该33台锅炉炉进行低低氮燃烧烧器的改改造。低低氮燃烧烧器改造造后，锅锅炉出口口烟气中

4、中NOxx的浓度度约为3350mmg/NNm3，该数数据作为为烟气脱脱硝装置置入口NNOx的设计计基线浓浓度值，要要达到排排放烟气气中NOOx的浓度度1000mg/Nm33的环保保要求，只只需脱硝硝效率达达到711.4%左右即即可，采采用炉外外SCRR技术完完全能满满足要求求，所以以在本可可研中推推荐采用用低氮燃燃烧器改改造+SSCR技技术对该该3台锅锅炉进行行烟气脱脱硝治理理。宜昌化工工热电厂厂现有11*2220、22*2440t/h燃煤煤锅炉，准准备在脱脱硫脱硝硝改造项项目过程程中进行行低氮燃燃烧器改改造，以以降低锅锅炉低氮氮改造的的运行成成本，提提高锅炉炉整体经经济效益益。#1、#2炉2

5、2*2440t/h为武武汉锅炉炉厂有限限责任公公司设计计生产的的2台高高压煤粉粉炉。#3炉为为武汉锅锅炉厂生生产的2220tt/h高高压煤粉粉炉。3台炉均均为高温温、高压压、自然然循环、固固态排渣渣煤粉锅锅炉，中中间储仓仓制乏气气送粉系系统，四四角切圆圆燃烧方方式。未进行低低氮燃烧烧器改造造前，锅锅炉燃烧烧NOxx排放在在4700mg/NM33左右，通通过改造造后NOOx排放放要求达达到3550mgg/NMM3。以下针对对3台型型进行技技术方案案介绍。2设备概概况2.1 锅炉炉规范备名称参数名称称单 位参 数锅炉生产厂家家武汉锅炉炉厂过热器蒸蒸发量（BBMCRR）t/h240tt/h2+222

6、0 t/hh过热器出出口蒸汽汽压力（BBMCRR）MPa.g10.33过热器出出口蒸汽汽温度（BBMCRR）540锅炉排烟烟温度（修修正后）（BBMCRR）140锅炉计算算耗煤量量（BMMCR）t/h32空预器数量（每每台炉）台1型式列管换热热器漏风率（一一年内）%除尘器数量（每每台炉）1型式电袋、布布袋（33#）除尘效率率%出口灰尘尘浓度（O26%，干态）引风机型式及配配置每台锅炉炉两台，液液偶型烟囱双管集束束烟囱2.2 燃煤煤特性设计煤质质特性见见表1。表2.22-1 2200t/hh锅炉燃燃煤煤质质项 目单位设计煤种种校核煤种种煤质元素素分析收到基碳碳Carr%46.884-收到基氢氢H

7、arr%3.777-收到基氧氧Oarr%0.999-收到基氮氮Darr%6.211-收到基硫硫Sarr%1.088-收到基低低位发热热量kJ/kkg192550-煤质工业业分析收到基水水分Waar%8.455-收到基灰灰分Aaar%32.666-收到基挥挥发份VVdaff%30.224-锅炉设计计耗煤量量t/h32.336锅炉实际际耗煤量量t/h31.887表2.22-3 2400t/hh锅炉燃燃煤煤质质序号项目名称称符号单位煤种香山五七1碳Cf%57.1158.0092氢Hf%3.8333.93氧Of%6.3116.8224氮Nf%1.0770.9885硫Sf%1.1770.66分析水分分W

8、f%1.1331.2227外部水分分WWZ%8.6774.6558全水分Wn9.7005.8119灰分Af%29.33928.33910可燃基挥挥发分Vr%35.11236.11611低位发热热值MJ/kkg22.33122.77412高位发热热量MJ/kkg23.11223.55713焦渍特性性-4514锅炉设计计耗煤量量t/h32.11515锅炉实际际耗煤量量t/h31.666注：2440吨锅锅炉燃料料特性：烟煤，以以平顶山山“香山矿矿”和“五七矿矿”1:11混合2.3 燃烧烧设备2.3.1 原原锅炉炉炉膛布置置1#、22#台锅锅炉都是是武汉锅锅炉厂的的产品，在在外形、主主要参数数一致情情

9、况，个个别略有有差别，由由于档案案室现存存资料不不全，因因此将两两台炉作作为一样样的结构构与参数数考虑。3#锅炉炉是武汉汉锅炉厂厂生产的的2200吨锅炉炉，由于于业主未未提供相相应的锅锅炉资料料我们根根据以往往所接触触的同类类项目来来做相应应方案。3台炉膛膛断面为为近似方形形，采用用乏气系统统，燃烧烧器采用用四角布布置切向向燃烧方方式，锅锅炉共配配置2台钢球磨磨。锅炉炉共设置置2层一次次风喷嘴嘴，一、二二次风间间隔布置置。每角角燃烧器器各有二二次风门门挡板55组，均均由电动动执行器器控制，燃燃烧器喷喷嘴除了了下二次次风及一一次风不不摆动外外，其余余喷嘴均均可摆动动。煤粉粉燃烧器器设计参参数见图

10、图1和表表2。图1 改造前前煤粉燃燃烧器示示意图表2 煤粉燃燃烧器设设计参数数项 目风率（%）风速（mm/s）风温（）一次风19.8828.0070二次风76.2245.00310炉膛漏风风4.0302.3.2 改改造目的的锅炉实际际运行过过程中存存在及需需要解决决的问题题：1) 通过对锅锅炉燃烧烧系统及及制粉系系统设备备改造，将将锅炉氮氮氧化物物排放降降低到3350mgg/Nmm3，锅炉的的效率将将保持不不变。2) 改造后锅锅炉的出出力维持持不变，过过热蒸汽汽和再热热蒸汽的的温度达达到原设设计值，过过热蒸汽汽的减温温水量在在可控范范围之内内。3) 改造后的的锅炉运运行必须须具有安安全性，经经

11、济性及及可操作作性。燃燃烧系统统能够扩扩大煤种种的适应应性，防防止结渣渣及高温温烟气腐腐蚀。改改造后锅锅炉的控控制模式式基本维维持不变变，燃烧烧火焰更更稳定。2.3.3 改改造范围围针对本次次改造所所要达到到的目的的以及锅锅炉目前前存在的的问题，基基本的改改造范围围如下：1） 重新设计计本改造造燃烧系系统；2） 增设SOOFA系系统2.3.4 性性能保证证在燃用目目前的煤煤种情况况及煤粉粉细度范范围内：1) BMCRR工况下下，NOOx（干干基、标标态、66%O22下折算算的NOO2计）排排放浓度度不大于于_350_mgg/Nmm3，COO排放浓浓度不变变，锅炉炉效率不不小于改改造前（低低位热

12、值值），未未燃碳热热损失不不高于改造前前。各项项性能指指标须同同时保证证。2) 锅炉在7701100%BMCCR范围围内运行行时，主主蒸汽温温度5440，减温温水量按按照原设设计数据据；在7701100%BMCCR范围围内运行行时，过过热蒸汽汽温度5540，汽温温偏差不不超过5，减减温水量量不大于于原设计计值。3） 炉炉膛出口口两侧烟烟温差少少于500。3 主要要设计研研究依据据l JB 1104440-220044 大型型煤粉锅锅炉炉膛膛及燃烧烧器性能能设计规规范l 锅炉机组组热力计计算-标标准方法法北京京：机械械工业出出版社，119766l DL/TT 4335-220044电站煤煤粉锅炉

13、炉炉膛防防爆规程程l DL/TT 51121-20000 火火力发电电厂烟风风煤粉管管道设计计技术规规程l 中国动力力工程学学会 主主编火火力发电电设备技技术手册册北京京：机械械工业出出版社，220000l 电站锅炉炉手册胡荫平平北京京：中国国电力出出版社，220055l 抚顺热电电运行规规程、锅锅炉图纸纸l 小型热热电站实实用设计计手册编编写组小型热热电站实实用设计计手册北京：水利电电力出版版社，119888l 火力发电电厂煤粉粉制备系系统设计计和计算算方法北京：中国电电力出版版社，119999l GB1001844-888电站站锅炉性性能试验验规程中中国电力力出版社社 19996.84 N

14、NOx生生成和低低NOxx控制技技术4.1 NOOx生成成机理NOx有有3种生生成机理理第一种为为热力型型，系由由氮与氧氧在较高高温度下下反应生生成，该该反应一一般在115000以上上进行，其其生成量量与温度度、在高高温区停停留时间间以及氧氧的分压压有关。热力型NNOx系系燃烧过过程中空空气中的的氧与氮氮在高温温中生成成的NOO及NOO2总和，其其反应方方程为： N2+O2=2NNO NO+1/22O2=NOO2由于氧原原子与NN2反应的的活化能能比氧原原子在火火焰中可可燃成分分反应的的活化能能高得多多，而且且氧原子子在火焰焰中存在在时间较较短；故故火焰中中不会产产生大量量的NOO，NOO的生

15、成成反应系系燃料中中可燃部部分烧完完之后的的高温区区进行。由由于热力力型NOO生成的的活化能能很高，在在15000以以下几乎乎观测不不到NOO的生成成反应。当当温度超超过15500时，温温度每上上升1000，反反应速度度将增加加677倍。对对煤粉锅锅炉来说说，当燃燃烧温度度在13350时，炉炉内生成成的NOOx几乎乎1000%为燃燃料型，当当燃烧温温度为116000时，热热力型NNOx可可占生成成总量的的25%300%。第二种为为燃料型型，为煤煤中的有有机氮氧氧化生成成，其生生成量与与温度关关系不大大，生成成温度低低于热力力型，但但与氧浓浓度关系系密切，煤煤粉与空空气的混混合过程程也对其其有显

16、著著影响。煤煤中的氮氮原子与与各种碳碳氢化合合物结合合成氮的的环状或或链状化化合物，如如C5H5N、CC6H5NH2等。煤煤中氮有有机化合合物的CCN结结合键能能较小，在在燃烧时时容易分分解。从从氮氧化化物生成成的角度度看，氧氧更容易易首先破破坏CN与氮氮原子生生成NOO。煤燃燃烧时燃燃料型NNOx约约占NOOx总生生成量的的75%800%。图2 热力型型、燃料料型和瞬瞬发型NNOx与与炉膛温温度的关关系第三种为为瞬发型型，系燃燃料中烃烃基化合合物在欠欠氧火焰焰中与气气体中氧氧反应生生成氰化化物，其其中一部部分转化化为NOO，其转转化率与与化学当当量及温温度有关关。煤粉燃烧烧所产生生的NOOx

17、中，燃燃料型NNOx比比例较大大，约为为60%800%以上上，热力力型约占占总量的的20%，而瞬瞬发型反反应生成成的NOOx只占占很小的的比例。图图5为煤煤粉锅炉炉中三种种类型的的NOxx生成量量与炉温温的关系系及各自自生成量量的范围围。锅炉燃用用不同煤煤种时NNOx生生成量不不同，挥挥发分越越高的煤煤种，NNOx越越低，以以褐煤NNOx排排放量为为1000%单位位，烟煤煤的NOOx排放放量为1127.3%单单位，贫贫煤的NNOx排排放量为为1800%单位位，无烟烟煤的NNOx排排放量为为2688.7%单位。图3 锅炉燃燃用不同同的煤种种时NOOx排放放量数值值4.2 NOOx的控控制技术术与

18、分析析根据以上上所述燃燃煤电站站锅炉NNOx产产生的机机理及影影响因素素，对于于燃煤锅锅炉NOOx的控控制主要要有三种种方法：、燃燃料脱硝硝；、改改进燃烧烧方式和和生产工工艺，在在燃烧过过程脱硝硝；、烟烟气脱硝硝，即燃燃烧后NNOx控控制技术术。前两两种方法法是减少少燃烧过过程中NNOx的的生成量量，第三三种方法法则是对对燃烧后后烟气中中的NOOx进行行治理。4.2.1 燃烧前前NOxx控制技技术燃烧前对对NOxx产生的的控制，就就是通过过处理将将燃料煤煤转化为为低氮燃燃料。通通常固体体燃料的的含氮量量为0.5%2.55%，近近年来，一一些国家家开始进进行燃料料脱硝研研究，但但其难度度很大，成

19、成本很高高，有待待于今后后继续研研究。就就目前我我国资源源结构和和能源政政策的现现状来说说，使用用低氮燃燃料这一一措施难难以实现现，也未未见实施施业绩的的报道或或说明。4.2.2 燃烧中中NOxx控制技技术为了做好好燃烧中中对NOOx生成成量的控控制，对对于新机机组投运运或老机机组改造造，可在在低氧燃燃烧的基基础上采采取各种种低NOOx燃烧烧技术。低NOxx燃烧技技术的特特点是工工艺成熟熟，投资资和运行行费用低低。在对对NOxx排放要要求严格格的美国国、德国国和日本本，均是是先采用用低NOOx燃烧烧技术，减减少一半半以上的的NOxx后再进进行烟气气脱硝，以以降低脱脱硝装置置入口的的NOxx浓度

20、，减减少投资资和运行行费用。根据NOOx的生生成机理理，对燃燃烧过程程中NOOx生成成的控制制主要从从两个方方面考虑虑：一是是抑制燃燃烧中NNOx的的形成；二是还还原已形形成的NNOx。其其主要方方法是通通过运行行方式的的改进或或对燃烧烧过程进进行特殊殊的控制制，抑制制燃烧过过程中NNOx的的生成反反应，从从而降低低NOxx的最终终排放量量。低NNOx燃燃烧技术术的主要要途径有有如下几几个方面面。4.2.2.11 早早期低NNOx燃燃烧技术术主要是调调整运行行方式或或对煤粉粉燃烧器器进行局局部改造造。虽简简单易行行，但对对NOxx降低幅幅度不大大。（1）、低低过量空空气运行行。过量量空气系系数

21、降低低，NOOx排放放量减少少。但是是，调整整过量空空气系数数的潜力力很小，它它受到受受热面沾沾污、结结渣和高高温腐蚀蚀、汽温温以及飞飞灰的变变化等因因素的制制约。（2）、部部分燃烧烧器退出出运行，停停止最上上层（或或几层）一一次风火火嘴的燃燃料供应应，只送送空气，实实现简单单分级燃燃烧。（3）、浓浓淡煤粉粉燃烧技技术。浓浓淡燃烧烧时近年年来国内内外采用用的一种种降低锅锅炉燃烧烧NOxx排放的的新技术术。其原原理是使使部分燃燃烧器供供应较多多的空气气（呈贫贫燃料区区），即即燃料过过淡燃烧烧；部分分燃烧器器供应较较少的空空气（呈呈富燃料料区），即即燃料过过浓燃烧烧。由于于两者都都偏离理理论空气气

22、量，从从而燃烧烧温度降降低，较较好地抑抑制NOOx的生生成。4.2.2.22 水水平空气气分级低低NOxx燃烧技技术水平空气气分级燃燃烧的基基本原理理是将燃燃烧用的的空气分分阶段送送入，首首先将一一定比例例的空气气（其量量小于理理论空气气量）从从燃烧器器送入，使使燃料先先在缺氧氧条件下下燃烧，燃燃料燃烧烧速度和和理论燃燃烧温度度降低，燃燃烧生成成CO，燃燃料中氮氮分解成成大量的的HN、HHCN、CCN、NNH3和NHH2等，它它们相互互复合生生成氮气气或将已已经存在在的NOOx还原原分解，从从而抑制制了燃料料NOxx的生成成。4.2.2.33 垂直直空气分分级低NNOx燃燃烧技术术燃料分级级燃

23、烧（也也称再燃燃法），在在燃烧中中已生成成的NOOx遇到到烃根CCHi和未完完全燃烧烧产物CCO、HH2、C和和CnHm时，会会发生NNO的还还原反应应。利用用这一原原理，将将80%855%的燃燃料送入入第一级级燃烧区区，在1的的条件下下燃料生生成NOOx。其其余155%220%的的燃料则则在主燃燃烧器的的上部送送入二级级燃烧区区，在1的的条件下下形成很很强的还还原性气气氛，使使得在一一级燃烧烧区中生生成的NNOx在在二级燃燃烧区（再再燃区）内内被还原原成氮分分子。再再燃区中中不仅能能使已生生成的NNOx得得到还原原，同时时还抑制制了新的的NOxx的生成成，可使使NOxx的排放放浓度进进一步降

24、降低。在在再燃区区的上面面还需布布置“火火上风”喷喷口，形形成第三三级燃烧烧区（燃燃尽区），以以保证再再燃区中中生成的的未完全全燃烧产产物的燃燃尽。管管低NOOx燃烧烧技术具具有系统统简单、操操作容易易、投资资少的优优点，但但在一般般情况下下其最多多只能降降低NOOx排放放量的550%。4.2.3 烟气脱脱硝技术术4.2.3.11 选选择性催催化还原原技术SSCRSCR脱脱硝技术术是在含含氧气氛氛下及催催化剂存存在时，以以氨、尿尿素或碳碳氢化化化物作为为还原剂剂，将烟烟气中的的NOxx还原为为N2和水；在反应应温度为为30004550时时，脱销销效率可可达700%990%。SSCR脱脱销技术术

25、目前已已成为世世界上应应用最多多、最有有成效的的一种烟烟气脱硝硝技术。中中国首例例SCRR脱硝工工程也于于19999年投投运，近近期中国国多家燃燃煤电厂厂SCRR工程也也已进入入设计阶阶段。SSCR脱脱销技术术反应温温度低，净净化率高高，技术术成熟，运运行可靠靠，二次次污染小小；但工工艺设备备投资大大，所用用催化剂剂昂贵。4.2.3.22 选选择性非非催化还还原技术术SNCCR选择性非非催化还还原法工工艺，也也称为热热力DeeNOxx工艺，最最初由美美国的EExxoon公司司发明并并于19974年年在日本本成功投投入工业业应用。该该技术是是把含有有NHxx基的还还原剂（如如氨、尿尿素等）喷喷入

26、9000111000的炉炉膛区域域，还原原剂迅速速分解成成NH33，并于于烟气中中的NOOx进行行SNCCR反应应生成NN2。该方方法以炉炉膛为反反应器，通通过对锅锅炉进行行改造来来实现。SSNCRR的脱硝硝效率约约为300%770%，多多用作低低NOxx燃烧技技术的补补充处理理手段。SSNCRR技术目目前的趋趋势是利利用尿素素代替氨氨作为还还原剂，但但是尿素素作为还还原剂时时，部分分NOxx会转化化为N22O。该该技术不不用催化化剂，设设备运行行费用较较SCRR少；NNH3用量大大，二次次污染，难难以保证证反应温温度和停停留时间间。5 低低NOxx燃烧器器的设计计5.1 3台台锅炉低低NOx

27、x燃烧技技术改造造项目燃燃煤特性性评价根据宜昌昌化工设设计煤种种、校核核煤种以以及实际际运行煤煤质的各各项指标标可知，目前是是烟煤和和贫煤按按1:11掺烧。5.2锅锅炉低氮氮改造改改造技术术方案本工程制制粉系统统采用中中储式乏乏气送粉粉系统，锅锅炉在BB-MCCR工况况时，煤煤粉燃烧烧器采用用四角燃燃烧方式式，本工工程燃用用结合我我公司锅锅炉低NNOx燃燃烧器的的成功经经验，初初步确定定如下煤煤粉燃烧烧器技术术改造方方案。表3 133#号锅锅炉低NNOx燃燃烧器改改造方案案炉膛区域燃烧设备备作用主燃区第一层燃燃烧器不做改造造第二层低低NOxx煤粉燃燃烧器结构特性性煤粉浓缩缩器使一一次风在在水平

28、方方向上分分成浓淡淡两股气气流。稳燃性能能浓煤粉气气流在向向火侧，降降低煤粉粉气流的的着火热热，增加加火焰传传播速度度，有利利于着火火和稳燃燃。防结渣性性能淡煤粉在在背火侧侧，可防防止结渣渣和水冷冷壁高温温腐蚀。低NOxx排放性能能浓煤粉气气流，0.600.8 kg/kg，属属于富燃燃料燃烧烧，在挥挥发分析析出和碳碳初始燃燃烧阶段段，缺氧氧燃烧，偏偏离化学学当量比比，抑制制NOxx生成。淡煤粉气气流，0.1 kkg/kkg左右右，属于于贫燃料料燃烧，氧氧量大，燃燃烧温度度低，同同时也偏偏离化学学当量比比，抑制制NOxx生成。水平偏角角辅助二二次风CCFS1、与一一次风水水平偏转转一定的的角度；

29、7、115、222.55。2、延迟迟了煤粉粉一次风风对空气气的卷吸吸，减少少燃烧初初期的供供氧量。3、在挥挥发分析析出和碳碳初始燃燃烧阶段段，降低低了燃烧烧化学当当量比。降降低了NNOx排排放量。4、改变变了水冷冷壁的贴贴壁风气气氛，减减轻结渣渣和高温温腐蚀。还原区NOx被被还原成成N2，燃尽区可以水平平、垂直直调整的的SOFFA分离离燃尽风风1、有效效调整燃燃尽风与与高温烟烟气的混混合过程程。2、降低低Cfhh、降低低CO排排放量。3、降低低炉膛出出口烟气气偏差。图4 改造后后煤粉燃燃烧器示示意图1） 第第一层换燃燃烧器喷喷口。2） 第第二层一次风风煤粉燃燃烧器采采用先进进的垂直直浓淡分分离

30、+侧侧边稳燃燃风燃烧烧技术，并并采用喷喷口强化化燃烧措措施，有有效的降降低NOOx排放放量，保保证高效效燃烧，降降低飞灰灰可燃物物含量，3） 高高浓缩效效率、低低阻力新新型煤粉粉燃烧器器，确保保煤粉及及时着火火，加强强燃尽效效果；4） 采采用延迟迟混合型型一、二二次风的的偏置二二次风设设计，确确保NOOx大幅幅度减排排；5） 水水平浓淡淡煤粉燃燃烧器采采用耐磨磨陶瓷组组合结构构，最大大限度地地延长燃燃烧器使使用寿命命。6） 减减少主燃燃烧器区区域的二二次风喷喷口面积积，减少少部分喷喷口面积积布置设设计（在在主燃烧烧器上方方40000mmm左右）SSOFAA燃尽风风，采用用分级送送入的高高位分离

31、离燃尽风风系统，燃燃尽风喷喷口能够够垂直和和水平方方向双向向摆动，有有效控制制汽温及及其偏差差。改造后煤煤粉燃烧烧器示意意图见图图4。图5 改造后后二层一一次风煤煤粉燃烧烧器参考考示意图图（上浓浓下淡）5.4 技术术原理5.4.1 垂直浓浓淡稳燃燃技术原原理浓淡煤粉粉燃烧技技术原理理是：当当浓度约约为0.400.5 kg/kgaair为为一次风风煤粉气气流通过过方圆节节进入浓浓淡煤粉粉分离器器时，在在浓淡煤煤粉分离离器的作作用下，一一次风煤煤粉气流流分成浓浓淡两股股煤粉气气流，其其中一股股为高浓浓度煤粉粉气流，浓浓煤粉气气流的煤煤粉浓度度可以达达到0.600.8 kg/kgaair，煤煤粉浓度

32、度提高后后，其着着火温度度降低，把把煤粉和和空气混混合物加加热到着着火时间间缩短；同时，煤煤粉所需需的着火火热减少少；火焰焰传播速速度也提提高了。一一次风的的着火、燃燃烧稳定定性增强强。另一一股的煤煤粉浓度度很低，淡淡煤粉气气流的煤煤粉浓度度可以达达到0.300.1 kg/kgaair，以以空气为为主，从从而在炉炉膛水冷冷壁附近近形成氧氧化性气气氛和较较低的温温度环境境，提高高了灰的的熔化温温度，可可以防止止结渣。形成浓淡淡煤粉燃燃烧的关关键设备备是：浓浓淡煤粉粉分离器器。煤粉浓缩缩器的设设计参数数如下：两级分分离，最最大浓缩缩比为44，喷口口的浓侧侧截面积积与淡侧侧截面积积相同，浓浓淡风之之

33、比为11.2（喷喷口的浓浓侧风量量与淡侧侧风量之之比），浓浓煤粉气气流浓度度为0.85kkg(煤煤粉)/kg(空气)，空截截面风速速为200.5mm/s,阻力损损失为2250PPa。5.4.2 水平浓浓淡煤粉粉燃烧器器的热回回流着火火稳燃原原理：在喷口处处布置水水平V形形扩锥钝钝体，在在V形扩扩锥钝体体出口外外缘有翻翻边。一一次风煤煤粉气流流混合物物绕流VV形扩锥锥钝体后后，由于于一次风风的卷吸吸作用，在在V形扩扩锥钝体体后方造造成一定定的负压压梯度，使使高温烟烟气反向向流回喷喷嘴跟部部，从而而在一次次风内形形成一个个高温烟烟气回流流区，见见图7。一一次风煤煤粉气流流在出口口处受到到回流区区内

34、回流流烟气的的加热，使使煤粉气气流迅速速达到着着火温度度。图7 V形扩扩锥钝体体燃烧器器出口区区域回流流区示意意图图8 实测VV形扩锥锥钝体燃燃烧器出出口速度度分布试验表明明：V形形扩锥钝钝体出口口处的翻翻边增大大了回流流区的尺尺寸和回回流烟气气量，增增强燃烧烧器的稳稳燃性能能。由于于V形扩扩锥钝体体是波浪浪形，在在波浪形形的凸处处和凹处处，气流流速度分分布呈明明显交错错，见图图10、图图11。这这种速度度交错增增大了煤煤粉气流流和回流流烟气的的接触面面积。与与无翻边边的为直直线形扩扩锥相比比，波形形扩锥后后方回流流区边界界的紊流流交换系系数提高高了800%1100%，这种种强烈的的紊流交交换

35、，强强化了一一次风与与回流区区的热量量和质量量交换，对对着火极极为有利利。试验验得出，回回流区长长度L、最最大宽度度B与扩扩锥厚度度D之比比分别为为：L/D=22.1、BB/D=1.11，回流流区回流流量Q回回与一次次风量QQ1之比为为Q回/ QQ1=100%。扩锥的阻阻塞率较较小，约约为300%，且且由于锥锥体横向向布置，气气流刚性性强，不不易偏转转贴墙，可可避免结结渣。5.4.3 浓淡煤煤粉燃烧烧器防止止结渣和和高温腐腐蚀原理理一次风喷喷口出口口四周设设计有偏偏置型周周界风喷喷口，对对运行或或停运的的一次风风喷口起起到冷却却保护作作用，一一次风在在向火侧侧和上下下两侧设设有小扳扳边，推推迟

36、周界界风与一一次风的的混合，在在一次风风喷口背背火侧设设计较大大出口动动量的侧侧二次风风，对炉炉膛水冷冷壁面起起到防止止结渣、防防止高温温腐蚀的的保护作作用。5.4.4 浓淡煤煤粉燃烧烧器降低低NOxx排放原原理浓淡煤粉粉燃烧器器降低NNOx排排放源理理是：在在一次风风管道内内采用经经过详细细研究和和优化的的百叶窗窗式煤粉粉浓缩器器，使煤煤粉气流流在流经经百叶窗窗是产生生不同程程度偏转转，煤粉粉与气流流惯性分分离，经经分流隔隔板后分分别形成成两股浓浓、淡煤煤粉气流流，同时时在淡煤煤粉外背背火侧布布置有刚刚性强的的偏置周周界风喷喷口。淡煤粉气气流在水水冷壁附附近形成成了比普普通燃烧烧器强得得多的

37、氧氧化性气气氛。偏偏置周界界风在背背火侧的的投入将将进一步步强化淡淡煤粉形形成的氧氧化性气气氛，保保证在深深度炉内内分级燃燃烧方式式下，水水冷壁附附近的低低煤粉颗颗粒浓度度和氧化化性气氛氛的运行行环境。这这种布置置方式不不仅起到到了稳燃燃和降低低NOxx生成的的作用，同同时还避避免了形形成还原原性气氛氛，防止止了水冷冷壁高温温腐蚀现现象发生生。浓煤煤粉布置置炉内烟烟气温度度高的向向火侧，浓浓煤粉具具有着火火温度低低、火焰焰温度高高的特点点，保证证了煤粉粉火焰的的良好稳稳定性。图9 浓淡煤煤粉燃烧烧器的NNOx生生成特性性曲线由于浓淡淡煤粉气气流分别别在远离离煤粉燃燃烧化学学当量比比条件下下燃烧

38、，对对于浓侧侧煤粉气气流由于于处于还还原性气气氛下燃燃烧，气气流中氧氧含量小小，煤粉粉挥发物物中的含含氮基团团可将NNO还原原为N22，使NNO产生生量降低低；对于于淡侧煤煤粉气流流，由于于煤粉浓浓度较小小，含氮氮基团析析出量小小，这样样与氧反反应生成成NO的的量较小小，综合合总体效效应的结结果，使使浓淡分分离后一一次风产产生NOO排放量量比普通通型直流流燃烧器器少得多多。采用用浓淡煤煤粉燃烧烧器后，可可以有效效改善着着火阶段段煤粉气气流的供供风，使使煤粉在在偏离化化学当量量比环境境中着火火，这样样降低了了NOxx生成量量，可以以大幅度度降低NNOx排排放水平平。5.4.5 偏置二二次风降降低

39、NOOx排放放原理偏置二次次风示意意图见图图12。图12 偏置置二次风风的流向向示意图图于采用切切向燃烧烧技术的的燃煤锅锅炉，偏偏置二次次风由于于从角部部进入炉炉膛的一一次风煤煤粉气流流和偏置置二次风风这两股股平行气气流之间间的混合合率相对对较低，部部分辅助助空气射射出方向向偏离燃燃料气流流，进一一步延迟迟了一次次风煤粉粉气流对对该空气气流的卷卷吸，在在着火初初期和部部分挥发发分的析析出阶段段只在缺缺氧的始始燃区内内发生，因因而在挥挥发分析析出和碳碳初始燃燃烧阶段段降低了了燃烧的的化学当当量比，水水平偏角角辅助二二次风具具有NOOx排放放量相对对较低的的特点。另外，偏偏置二次次风改善善水冷壁壁

40、区域的的氧化性性气氛，形形成中间间富燃料料、水冷冷壁四周周富氧的的风包粉粉结构，减减少煤粉粉燃烧器器区域的的结渣和和高温腐腐蚀。5.4.6 空气分分级燃烧烧（SOOFA燃燃尽风）降降低NOOx排放放原理空气分级级燃烧是是目前使使用最为为普遍的的低NOOx燃烧烧技术之之一。空空气分级级燃烧的的基本原原理为：将燃烧烧所需的的空气量量分成两两级送入入炉膛，使使主燃烧烧区内过过量空气气系数在在0.88 00.855，燃料料先在富富燃料条条件下燃燃烧，使使得燃烧烧速度和和温度降降低，延延迟了燃燃烧过程程，在还还原性气气氛中大大量含氮氮基团与与NOxx反应，提提高了NNOx向向N2的转化化率，降降低了NN

41、Ox在在这一区区域的生生成量。图13 空气气分级燃燃烧原理理示意图图将燃烧所所需其余余空气通通过布置置在主燃燃烧器上上方的燃燃尽风喷喷口（SSOFAA）送入入炉膛，在在供入燃燃尽风以以后，成成为富氧氧燃烧区区。此时时空气量量虽多，但但因火焰焰温度低低，且煤煤中析出出的大部部分含氮氮基团在在主燃区区已反应应完成，最最终NOOx生成成量不大大，同时时空气的的供入使使煤粉颗颗粒中剩剩余焦炭炭充分燃燃尽，保保证煤粉粉的高燃燃烧效率率，最终终炉内垂垂直空气气分级燃燃烧可使使NOxx生成量量降低330440%。在在采用深深度空气气分级燃燃烧时，由由于在主主燃烧区区过量空空气系数数比1小小很多，燃燃烧是在在

42、比理论论空气量量低很多多的情况况下进行行的，虽虽然有利利于抑制制NOxx的生成成，但产产生大量量不完全全燃烧产产物，导导致燃烧烧效率降降低并容容易引起起结渣和和受热面面腐蚀。因因此，必必须正确确组织合合理的空空气分级级燃烧，在在保证降降低NOOx排放放同时充充分考虑虑锅炉运运行的经经济性和和安全可可靠性。5.4.7 灵活地地调整汽汽温和保保证安全全受热面面壁温由于浓淡淡燃烧器器具有一一次风着着火点、火火焰稳定定性强的的特点，将将使炉膛膛火焰中中心有所所下降，部部分抵消消由于燃燃尽风喷喷口在水水冷壁上上开口引引起的炉炉膛辐射射受热面面积的减减少，使使炉膛出出口烟温温变化不不大，有有效避免免了炉膛

43、膛出口屏屏区的结结渣和烟烟温偏差差。在主主燃烧器器区上部部的将采采用高位位燃尽风风喷口，其其喷口可可以水平平和垂直直方向摆摆动一定定角度，使使燃尽风风出口气气流在炉炉内形成成与主燃燃烧器出出口气流流呈一定定的反切切角度，反反切气流流与主气气流流动动方向相相反动量量相互抵抵消，起起到有效效削旋气气流的作作用，减减少炉膛膛出口的的气流残残余旋转转，减少少炉膛左左右侧出出口烟温温偏差。燃燃尽风喷喷口可以以在一定定角度内内垂直方方向摆动动，在避避免出口口烟温偏偏差的同同时还可可以适当当调整炉炉内火焰焰中心高高度，对对过热器器和再热热器出口口蒸汽温温度的调调节起到到很大作作用，使使减温水水投入量量处于合

44、合理范围围内。炉炉膛上部部削旋气气流的存存在将有有效均匀匀炉膛出出口烟气气流量和和烟气温温度水平平，保证证过热器器和再热热器的管管壁温度度处于安安全范围围内。5.4.8 燃尽风风风量测测量系统统的说明明燃尽风在在线检测测装置投投入后，配配合现有有的其他他测量系系统，能能够及时时、准确确地反映映燃尽风风的投入入量，给给运行人人员提供供一个可可靠、直直观的调调整依据据，使运运行人员员及时调调整燃尽尽风的供供入量，以以确保锅锅炉炉膛膛合理的的配风要要求。将采用LLUSEE型系列列锅炉风风速风量量测量装装置对燃燃尽风风风道内风风量进行行测量。其其测量原原理基于于靠背管管测量原原理：测测量装置置安装在在

45、管道上上，其探探头插入入管内，当当管内有有气流流流动时，迎迎风面受受气流冲冲击，在在此处气气流的动动能转换换成压力力能，因因而迎面面风管内内压力较较高，其其压力为为“全压压”，背背风侧由由于不受受气流冲冲击，其其管内的的压力为为风管内内的静压压力，其其压力为为“静压压”，全全压和静静压之差差为动压压差，其其大小于于管内风风速（量量）有关关，风速速（量）越越大，动动压差越越大；风风速（量量）越小小，动压压差也小小，因此此，只要要测量出出动压差差的大小小，再找找出动压压差与风风速（量量）的对对应关系系，就能能正确的的测出管管内风速速（量）。在在四角两两层八只只燃尽风风风道内内均装有有燃尽风风测量装装置，并并分别引引入到锅锅炉DCCS系统统中，对对燃尽风风进行实实时准确确的测量量和调节节。测速管的的安装：在二次次风小风风门前的的风道内内安装测测速管，安安装结束束后，应应对热风风道保温温层进行行修复。保保证测速速装置前前后直管管段能够够满足测测量精度度和稳定定性的要要求。测量控制制单元安安装：测测量柜应应垂直安安装在匀匀速取样样器的下下方，并并与烟道道相对固固定。使使它在烟烟道热胀胀冷缩移移动时能能随之一一起移动动。不准准安置在在地面，以以防烟道道移动时时扯断取取样管，测测量柜