（环境工程专业论文）大型燃煤电站锅炉低nox燃烧及其排放特性的研究.pdf

摘要 摘要 题名：大型燃煤电站锅炉低n 氇燃烧及其排放特性的研究 姓名：高小涛 导师：章名耀教授 学校：东南大学 正文： 论文以采用先进低n 0 。燃烧系统的锅炉为对象，研究煤质和运行因素对n 0 ，排放浓度的影响规律， 旨在研究和开发传统的燃烧调整试验方法和n 0 。在线测量数据的在锅炉运行中应用，建立简单可靠的 锅炉n o 。排放预测方法和燃烧优化运行控制指导原则。 论文分别以1 0 0 0 m w 级切圆燃烧锅炉和6 0 0 m w 级墙式燃烧锅炉为对象，基于系统的燃烧调整试验结 果，采用统计分析方法，就主要运行因素、煤质因素单因素变化对n o 。排放浓度的影响及其重要性进 行了研究。研究表明，对于采用先进低n 0 。燃烧器和大量燃尽风的炉内空气分级燃烧的锅炉，煤质和 锅炉运行因素中的氧量、磨组运行方式、燃烧器摆动、负荷是锅炉n 0 。排放浓度的主要影响因素；相 比起来，由于主燃烧器区域低过量空气系数和大量燃尽风的采用，燃烧器结构参数和配风因素的影 响是微弱的。对两种燃烧方式锅炉的研究得到了相同的结论。 论文通过燃烧调整试验中单因素影响研究和大量文献数据、多台锅炉燃烧调整试验结果的综合 分析两个方面，系统地研究了煤质对锅炉n 0 。排放特性的影响规律。论文提出了一种新的燃煤含n 量特征指标，即n 。，。，它可以较好地反映煤质变化对锅炉n n 排放浓度的影响。 论文基于一台锅炉运行的d c s 历史数据和n 0 。排放浓度的在线测量结果，采用多元线性回归方 法，根据实际运行过程中主要宏观运行因素，包括负荷、磨组运行方式及氧量等变化，建立了预测 锅炉n 0 ，排放浓度的经验关系式，n 0 。排放浓度的预测值和实测值之间的偏差大多在1 0 范围内。该 方法为开发和检验n o 。燃烧优化控制模型提出了新的技术方向。 论文在多台锅炉燃烧调整试验结果的基础上，综合分析了煤质和主要运行因素对n 0 。排放浓度的 影响规律，采用多元线性回归分析方法，建立了n 0 。排放浓度和主要宏观影响因素包括负荷、炉内燃 烧负荷分布、燃烧氧量、煤质之间的经验关系式。因此建立了一种通过燃烧调整试验结果获得经验 关系式用于预测锅炉n o 。捧放浓度的新方法，这种方法简单、可靠，解决了传统燃烧调整试验结果难 以直接应用于指导运行过程中的n o ，燃烧控制的问题，是对这一传统方法的有效改进。 论文采用计算流体力学方法，成功地完成了采用先进低n o 。燃烧系统的大型锅炉的计算和分析。 对通过数值计算获得的炉膛温度场、c 0 浓度场、0 2 浓度场和n o l 浓度场进行分析，证明锅炉主燃区 的燃烧方式属于还原态燃烧方式。并对国内早期设计生产的4 0 0 t h 切向燃烧锅炉模拟计算结果进行 分析，证明其为典型的氧化性气氛燃烧方式。据此，为今后对部分1 2 5 m w 3 0 0 m w 机组锅炉进行低 n 0 ，燃烧技术改造，提出了新的改造方案的设计思路。 关键词：煤粉锅炉，低n 0 。燃烧，运行，排放，煤质，运行因素 i a b s t r a c t 一_ _ ，一 a b s t r a c t t i t l e ：s t u d yo nl o w - n o xc o m b u s t i o na n di t se m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c si nl a r g e 。s c a l ec o a l f i r e dp o w e rp l a n t b o i l e r s n a m e ：g a ox i a o t a o s u p e r v i s o r ：z h a n gm i n g - y a o s c h o o l ：s o u t h e a s tu n i v e r s i t y t e x t ： t h et h e s i s ，f o c u s i n go nt h eb o i l e r se q u i p p e dw i t ha d v a n c e dl o w - n o xc o m b u s t i o ns y s t e m s ， s t u d i e dt l l ei n f l u e n c e so ft h ef a c t o r so fc o a lp r o p e r t i e sa n db o i l e ro p e r a t i o no nn o x e m i s s i o n l e v e l t h eo b j e c t i v e sw e r et os t u d ya n dd e v e l o pt h ea p p l i c a t i o n so fc o n v e n t i o n a lc o m b u s t i o n t u n i n gt e s tm e t h o da n do n 1 i n em e a s u r e dn o xe m i s s i o n d a t ai nb o i l e ro p e r a t i o na n dt o e s t a b l i s hs i m p l ea n dr e l i a b l em e t h o d sf o rp r e d i c t i n gb o i l e rn o x e m i s s i o n sa n dg u i d er u l e sf o r c o n t r o l l i n gc o m b u s t i o no p t i m i z e do p e r a t i o n b a s e do nt h es y s t e m a t i ce x p e r i m e n t a lr e s u l t sf r o mt h ec o m b u s t i o nt u n i n gt e s t so n10 0 0 m w t a n g e n t i a l l yf i r e db o i l e ra n d6 0 0m w w a l l f i r e db o il e r , t h ei n f l u e n c e so ft h em a i n i n d i v i d u a lf a c t o r so fb o i l e ro p e r a t i o na n dc o a lp r o p e r t i e so nn o x e m i s s i o n sw e r es t u d i e da n d t h ei m p o r t a n c eo ft h ef a c t o r sw a si d e n t i f i e dw i t ht h eh e l po fs t a t i s t i c a la n a l y s i sm e t h o d i tw a s s h o w nt h a t f o rt h eb o i l e r si n s t a l l e dw i t ha d v a n c e dl o w - n o xb u m e r sa n df u m a c ea i r - s t a g i n g c o m b u s t i o ns y s t e mo fl a r g ea m o u n to v e r - f i r ea i r , c o a lp r o p e r t i e sa n db o i l e ro p e r a t i o nf a c t o r s i n c l u d i n go x y g e nl e v e l ，m i l lg r o u pi ns e r v i c e ，b u r n e rt i l t i n ga n db o i l e rl o a dw e r et h em a i n f a c t o r st oh a v ei m p a c t so nb o i l e rn o xe m i s s i o n s i nc o n t r a s t ，d u et ot h ea p p l i c a t i o n so fl o w e x c e s sa i ri nt h eb u m e rz o n ea n dl a r g ea m o u n to v e rf i r ea i r t h ei n f l u e n c e so fb u r n e rs e t t i n g d a r a m e t e r sa n da i rd i s t r i b u t i o no v e rt h eb u m e r sw e r er e l a t i v e l yw e a k s a m ec o n c l u s i o n sw e r e r e a c h e df r o mt h es t u d i e so nt h eb o il e r so ft w ot y p ec o m b u s t i o ns y s t e m s t h ei m p a c t so fc o a lp r o p e r t i e so nb o i l e rn o xe m i s s i o nw e r es y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e d t h r o u g ht h es t u d yo nt h e i n f l u e n c e so ft h ei n d i v i d u a lf a c t o r si nc o m b u s t i o nt u n i n g e x p e r i m e n t sa n dc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fe x t e n s i v el i t e r a t u r es u r v e yd a t aa n de x p e r i m e n t a l d a t ao fm u l t ib o i l e rc o m b u s t i o nt u n i n gt e s t s an e wc r i t e r i o n ，i e n a r q 毗缸，w a sp r o p o s e dt o r e p r e s e n tc o a ln i t r o g e nc o n t e n tw h i c hw a sf o u n dt o b e t t e rr e f l e c tt h ei m p a c t so fc o a l p r o p e r t i e so nb o i l e rn o x e m i s s i o n s o nt h eb a s i so fo n 1 i n em e a s u r e dn o xe m i s s i o nc o n c e n t r a t i o n sa n dd i s t r i b u t e dc o n t r o l s y s t e m ( d c s ) h i s t o r i c a lo p e r a t i o nd a t ao fab o i l e r , m u l t i - v a r i a b l el i n e a rr e g r e s s i o nm e t h o d w a sa p p l i e dt oe s t a b l i s he m p i r i c a l c o r r e l a t i o nf o r p r e d i c t i n g b o i l e rn o xe m i s s i o n c o n c e n t r a t i o na c c o r d i n gt o t h ev a r i a t i o n so ft h em a c r oo p e r a t i o n a lf a c t o r si np r a c t i c a l n 东南大学博士学位论文 o p e r a t i o n ，i n c l u d i n gb o i l e rl o a d ，m i l lg r o u p si ns e r v i c e ，o x y g e nl e v e l ，e t c t h ed i f f e r e n c e b e t w e e nt h ep r e d i c t e dn o xe m i s s i o nc o n c e n t r a t i o n sf r o mt h ee m p i r i c a lc o r r e l a t i o na n dt h e m e a s u r e dv a l u e sw e r em o s t l yw i t h i nt h er a n g eo f 1o t h et e c h n i q u ed e v e l o p e dh e r e p o i n t e do u tan e wt e c h n i c a ld i r e c t i o nf o rd e v e l o p i n ga n dv a l i d a t i n gt h em o d e l so fn o x c o m b u s t i o no p t i m a lc o n t r 0 1 t h ei n f l u e n c e so fc o a l p r o p e r t i e sa n dm a i no p e r a t i o n a lf a c t o r so nn o xe m i s s i o n c o n c e n t r a t i o nw e r ea n a l y s e db a s e do nt h ee x p e r i m e n t a ld a t af r o mc o m b u s t i o nt u n i n gt e s t so n m u l t ib o i l e r s e m p i r i c a lc o r r e l a t i o n sb e t w e e nn o xe m i s s i o nc o n c e n t r a t i o na n dm a i nm a c r o i m p a c tf a c t o r s ，i n c l u d i n gl o a d ，i n - f u m a c ed i s t r i b u t i o no fh e a tr e l e a s er a t e ，c o m b u s t i o no x y g e n l e v e la n dc o a lp r o p e r t i e s ，w e r ee s t a b l i s h e dt h r o u g hm u l t i v a r i a b l el i n e a rr e g r e s s i o n an e w m e t h o dw a sp u tf o r w a r dt oo b t a i ne m p i r i c a lc o r r e l a t i o n sf r o mc o m b u a i o n t u n i n ge x p e r i m e n t s ， w h i c hc a nb ef u r t h e ra p p l i e dt op r e d i c tb o i l e rn o xe m i s s i o n sd u r i n go p e r a t i o n t h en e w m e t h o di ss i m p l ea n dr e l i a b l e ，b u tr e s o l v e st h ed i f f i c u l t i e so fd i r e c t l ya p p l y i n gc o n v e n t i o n a l c o m b u s t i o nt u n i n gt e s tr e s u l t sf o rg u i d i n gn o xc o m b u s t i o nc o n t r o ld u r i n gb o i l e ro p e r a t i o n i t i si n d e e da ne f f e c t i v ei m p r o v e m e n to ft h ec o n v e n t i o n a lm e t h o d c o m p u t a t i o n a l f l u i d d y n a m i c sm e t h o dw a sa p p l i e d t o s u c c e s s f u l l yp e r f o r mt h e c o m p u t a t i o na n da n a l y s i so fl a r g e s c a l eb o i l e re q u i p p e dw i t ha d v a n c e dl o w - n o xc o m b u s t i o n s y s t e m t h ea n a l y s e so nt h ei n f u m a c ef i e l d so ft h et e m p e r a t u r ea n dt h ec o ，0 2a n dn o x c o n c e n t r a t i o n so b t a i n e db yt h es i m u l a t i o nc o m p u t a t i o n sp r o v e dt h a tt h ec o m b u s t i o ni nt h e b o i l e rm a i nc o m b u s t i o nz o n ew a sr e d u c i n ga t m o s p h e r i cc o m b u s t i o n ，w h i l et h ea n a l y s e so n t h es i m u l m i o nc o m p u t a t i o nr e s u l t so f4 0 0t h t a n g e n t i a l l y f i r e db o i l e rd e s i g n e da n d m a n u f a c t u r e di ne a r l yy e a r si n d i c a t e dt h a tt h ec o m b u s t i o nw a st y p i c a l l yo x i d i z i n gc o m b u s t i o n a c c o r d i n g l y , t h ed e s i g n i n gt h i n k i n go fn e wr e t r o f i ts c h e m ew a sp r o p o s e df o rr e t r o f i t t i n gs o m e 12 5 m w - 3 0 0 m w u t i l i t yb o i l e r sw i t hl o w - n o xc o m b u s t i o nt e c h n o l o g i e si nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：p u l v e r i z e dc o a l - f i r e db o i l e r , l o wn o xc o m b u s t i o n ，o p e r a t i o n ，n o xe m i s s i o n ，c o a l p r o p e r t i e s ，o p e r a t i o n a lf a c t o r s i i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：日期：刍：兰1日期：l ：i 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相 一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布( 包括以电子信息形式刊登) 授权东南大 学研究生院办理。 研究生签名： 师签 犁1 第章绪论 1 1 论文研究的背景 第一章绪论 氮氧化物( n 0 。) 是煤燃烧过程的气体副产品，也是随燃烧烟气排入大气的主要污染物，可对环境 产生显著的危害和影响。n o 。不仅会产生光化学烟雾等危害人类的健康，而且还增加地表大气臭氧浓 度、形成酸雨、导致水系统酸化、破坏森林植被、降低大气能见度、形成大气颗粒物等，影响和危 害环境和生态系统。因此对n 0 。的排放控制是燃煤电厂污染物控制的主要内容之一。 我国能源以煤炭为主。在电源结构方面，1 9 9 0 年以来，火力发电机组( 绝大部分为燃煤发电机 组) 的装机容量占全国发电设备装机容量一直维持的3 4 左右。如2 0 0 8 年，全国发电设备容量达7 9 2 g w ， 其中火电机组装机容量占7 5 8 7 ，火电机组发电量则占总发电量的8 0 9 5 ，其中2 0 0 8 年新增装机容 量中火电机组占7 2 6 4 嵋；目前仍有大量的燃煤发电机组在建或将建。随着国民经济的高速增长和 人民生活水平的日益提高，对电力的需求日益增加，因此，在今后相当长的时间内将继续维持燃煤 机组为主导的基本格局。燃煤发电在生产电力的同时也排放大量的污染物，包括s 如、烟尘、n 0 。和c o ： 等。燃煤发电导致的大气污染物的排放对环境和生态的的影响将越来越严重，已成为我国电力工业 乃至整个国民经济实施可持续发展战略的制约因素之一。因此近年来我国正加大力度进行电厂污染 物减排的工作。 燃煤发电产生的n o 。是我国氮氧化物的主要排放源。虽然目前我国还没有完整的n 0 ；排放官方统 计，但根据其排放因子可相当准确地估算出排放量。根据张楚莹等人的最新计算口1 ，2 0 0 0 年我国电 力生产产生的n 0 ；排放约4 6 0 万吨且排放量快速增加，其占全国各行业总排放量的百分数由2 0 0 0 年 的3 8 增加至2 0 0 5 年的4 3 ，年均增长率高达1 2 5 ，明显高于总排放量的年增长率( 约1 0 ) 。而根 据他们的预测，如果电厂不加强n 0 。排放的控制，到2 0 3 0 年n 0 ，排放量将增加一倍以上，只有采用提高 能源效率并采用先进的n o 。排放控制技术等有力措施， ! u 2 0 3 0 年n 0 ，排放量才可能控制在2 0 0 5 年的水平 1 。因此，这不仅意味着电厂n 0 。排放的控制是我国氮氧化物排放控制的关键所在，必须引起高度重 视，也意味着电厂面临着繁重的减排任务。 事实上，我国目前执行的火电厂大气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 - 2 0 0 3 ) n 1 对燃煤电站锅炉n o 。 排放浓度控制有严格的规定，如对于第三时段新建的燃用烟煤的电厂，n 0 l 排放标准限制值为4 5 0 m g m 3 ( 6 0 2 ) 。除限制排放浓度之外，2 0 0 3 年2 月2 8 日国家发展计划委员会、财政部、国家环保总局 和国家经济贸易委员会联合发布了排污费征收标准管理办法4 ，该办法规定：从2 0 0 3 年7 月1 日起 按每一污染当量( 0 9 5 k g ) 征收0 6 元锅炉n o ，排放费。而江苏省从2 0 0 7 年7 月1 日起则执行更严格的 n o ，排放费收费标准“，即每一污染当量n o 。排放征收1 2 元排放费。由于燃煤电厂机组一般容量很大， 即使能实现n o 。达标排放，日 n u o 。排污费也显著增加了发电成本。因此，火电厂为了能达到少交锅炉n o 。 排污费而提高经济效益的目的，其自身也迫切需要控制和降低n o 。排放浓度。 目前，降低燃煤电厂锅炉n o 。排放浓度的措施主要有两大类悔1 ，一类是燃烧过程中控制和降低n 0 。 国家发展计划委员会、财政部、国家环保总局和国家经济贸易委员会令( 第3 1 号) ，排污费征收标准管理办法，2 0 0 3 6 关于调整捧污费征收标准的通知，苏价费 2 0 0 7 2 0 6 号、苏财综 2 0 0 7 4 0 号，2 0 0 7 l 目录 的生成量，包括采用低n 0 。燃烧器、燃烧器优化、空气分级、再燃、烟气再循环等；另一类是烟气脱 硝技术，即通过燃烧后烟气处理降低n o ；排放，包括选择性催化还原( s c r ) 、选择性非催化还原( s n c r ) 等技术。两类技术相比起来，烟气脱硝需要较大的投资和运行成本。虽然随着技术的进步，s c r 等的 投资和运行成本已有较大的降低阳1 ，但这类技术在我国电厂的使用并不多。我国燃煤电厂更多的则 采用燃烧过程中的控制技术，即主要采用低n 0 ，燃烧器及燃烧系统技术控审l j n o 。的排放1 。 我国人均资源短缺，节能减排工作已经提到议事日程。为节约能源，将关停容量2 0 0 1 哪以下的 小型火力发电机组，重点运行目前新建或在建3 0 0 y w 以上的大型发电机组。近些年来，我国锅炉制 造业已经有了长足发展，3 0 0 m w 、6 0 0 m w 配套燃煤锅炉日趋成熟，而且引进技术生产的6 0 0 m w 级超 临界、超超临界及1 0 0 0 m w 超超临界机组配套锅炉已相继投入运行。对于新建机组，国家相关的环保 法规对污染物排放的控制要求更为严格。随着机组容量的增大，降低n o 。排放显得更为重要：而随 着机组容量的增大，锅炉系统也更为复杂，特别是先进低n o , 燃烧器及燃烧系统的应用也使n o , 排放 的运行控制复杂化。因此，研究现代大型电站锅炉n o ，的排放特性及主要因素的影响规律，为锅炉 n o x 燃烧控制优化运行提供可靠的理论指导原则，对电厂运行无疑是十分重要和必要的。 1 2 论文课题的提出 1 2 1 任务需要 1 ) 大量6 0 0 m w - 10 0 0 m w 新建机组大型锅炉要求实现优化运行 实际运行过程中，锅炉n o ，的排放水平取决于锅炉设计参数、煤质特性和锅炉的运行参数饽，在 具体的锅炉上表现为煤种、煤粉细度与均匀性、过量空气系数、配风方式、煤粉分配、燃烧器型式 及参数设定、锅炉负荷等多种因素哺。而且许多因素的影响相互耦合；此外还有些不确定因素，如 煤质变化等。这意味着锅炉的n o 。排放特性十分复杂，表现出强烈的多变量、非线性特征，难以用简 单的机理模型来描述。另一方面，采用低n o 。燃烧技术，如果掌握不当，往往可能导致飞灰含碳量的 升高，影响锅炉效率。对于大容量的新建机组如何实现优化运行，保证其优越的低n o ，排放性能得到 充分发挥。 2 ) 大量的1 2 5 m w - 3 0 0 m w 机组的锅炉，霈要实现低n 0 ，排放的技术改造 除6 0 0 m w - i o o o m w 新建机组外，还有大量的1 2 5 m w - 3 0 0 m w 机组的锅炉，其n 0 。排放性能有待提高 面临改造，必须通过科学、系统的研究获得锅炉的n 0 。排放特性作为运行或进行技术改造的指导。 3 ) 将来n 0 。排放浓度控制标准若再进一步提高，需保证现有机组在低n 0 。排放水平 未来我国也必然会进一步提高控制标准降低n o 。排放浓度，即达到2 0 0m g m 3 ( 6 0 d 以下( 相 当于目前的欧洲标准) ，这时就必需使用s c r 等手段来进一步降低n 0 。排放浓度，如果锅炉低n o ，排 放性能得到充分发挥，则后续s c r 设备的负担就减轻，设备投资及运行费用相应减少。 1 2 2 技术需要 目前工程上可以应用的获得n 0 ，排放特性和优化运行原则的方法一般可分为三大类： i ) 燃烧调整试验方法：该方法是目前我国燃煤电厂获得n 0 。排放特性的最常用的方法。它 依据一定的标准方法“”1 ，测量锅炉运行时运行因素( 包括负荷、氧量、燃烧器参数设定、配 风、磨组运行方式等) 、煤种等单因素变化时n o , 排放浓度和锅炉性能( 如效率等) ，得到单因素 的影响规律，结合进行燃烧运行优化。但实际过程运行因素不是单因素变化的，因此通过单因 2 第一章绪论 素的变化获得的结果有其局限性。 2 ) 智能优化和控制模型方法：这类方法很多，包括神经网络方法n 2 和支持向量机方法 脾。2 钔等。神经网络与寻优技术结合的燃烧调整是降低锅炉n 0 。排放的一种途径，但是网络建模所 必需的样本数量多，而目前的研究中采用实炉测试工况数据数量很有限，且实际测量数据在统 计意义上的准确性和可靠性也存在不确定性。支持向量机模型方法可应用于n o 。排放预测的建 模，以实现在线运行的优化，采用在线运行数据，可获得运行参数和n o ，排放之间的关系胁吨耵。 3 ) 计算流体力学( c f d ，c o m p u t a t i o n a lf l u i dd y n a m i c s ) 方法：该方法基于炉内燃烧基 础过程( 包括流动、传热和燃烧反应) 的数学模型和数值计算方法，可对炉内的流动、传热、反 应进行模拟和预测乜鲫2 1 。由于计算时间长、预测结果显著依赖于输入条件的准确程度，c f d 技术 目前主要应用于锅炉设计，要将其作为实际运行过程的优化工具，还不具备条件，仅将其研究 结果作为辅助参考手段。 目前，我国电站锅炉运行时n o ，排放控制主要依赖于传统的燃烧调整试验方法和运行人员的 运行调整，该方法过多地依赖于单因素试验，试验工况变化条件和试验工况数不多，一般缺乏 试验结果的统计分析，特别是缺乏各主要运行参数变化之间相互影响和相关性分析，因此难以 为运行人员在燃烧运行上提供全面可靠的指导。 1 2 3 本论文研究目标 本论文研究目标重点为： 1 ) 以锅炉燃烧调整试验为基础，以大型锅炉为对象，研究其n 0 。排放特性和控制规律，提 出综合性的规律，提供简单、可靠的运行控制原则和经验方法。 2 ) 以大型锅炉为对象，用c f d 方法进行数值模型研究，对结果进行分析，为1 2 5 m w _ 3 0 0 姗 机组的锅炉进行低n o 。燃烧技术改造提供技术依据。 3 ) 以大型锅炉为对象，实现n o 。排放值在线运行的数据采集和分析研究，可获得运行参数 和n 0 。排放之间的关系，为实现在线运行的优化创造条件。 1 3 论文主要研究内容及方法 1 ) 主要运行参数和煤质特性参数对锅炉n 0 。排放的影响规律和程度的研究 由于燃烧调整试验是锅炉调试和各种性能试验的必备内容，而n o 。排放特性试验是目前大型 锅炉燃烧调整试验的一项主要内容，作为n o ，排放燃烧优化控制的研究方法，不仅可以获得丰富 的科学和工程数据，而且试验是在实际锅炉上进行，相对于实验室和模拟燃烧系统上的试验， 其研究结果可靠，可直接应用于指导实际运行。 这部分的研究基于锅炉燃烧调整试验方法，以台1 0 0 0 m w 级超超临界和台6 0 0 v l w 级超临 界锅炉为对象，分别研究采用先进低n 0 。燃烧器及燃烧系统的切圆燃烧锅炉和墙式燃烧锅炉的n o 。 排放特性。在锅炉系统的燃烧调整试验结果基础上，采用统计分析方法，系统分析和研究主要 运行因素( 包括负荷、氧量、燃烧器参数设定、配风、磨组运行方式等) 和煤质特性因素对锅 炉n o ，排放浓度的影响规律，确定主要影响因素及其重要程度。这是论文第三、第四章的研究内 容。 2 ) 锅炉运行实时数据和n 0 ，排放浓度在线测量的结果用于n o 。排放预测的研究 3 东南大学博士学位论文 目前我国许多大型锅炉上均装有n 0 。排放浓度的在线测量系统，其监测值和锅炉的运行参数 一起被记录在机组的d c s 系统，这些实时数据包括丰富的运行信息。利用这些信息建立主要运 行参数和n o ，排放浓度之间的关系，可不必进行专门的试验，又可包含机组所有的运行工况得到 具有统计性和可靠性的结果。论文第五章研究的目标是锅炉n o i 排放浓度在线测量结果的开发和 应用。利用锅炉运行的d c s 实时数据和n 0 。排放浓度的在线测量结果，针对n o , 排放的主要影响 因素，研究主要运行参数和n 0 ，排放浓度之间的关系，采用多元线性回归方法，建立针对特定锅 炉的n 0 。排放浓度预测的经验方法，旨在为运行人员提供在实际过程中根据运行条件预测和控制 n 0 ，排放浓度的简单可靠手段和指导原则。 3 ) 低n 0 。燃烧锅炉n 0 。排放量主要影晌因素的综合分析和燃烧调整试验方法改进的研究 低n 0 。燃烧技术的快速发展和应用，显著影响锅炉的运行特性，n o , 排放量各影响因素的影 响趋势也随先进低n o 。燃烧控制技术的使用而变化。为了系统分析采用先进低n o ，燃烧系统锅炉 n o 。排放主要影响因素的影响规律，论文第六章从煤质和主要运行因素两方面进行研究。 对于煤质，主要研究随先进低n o ，燃烧系统应用煤质特性因素变化的影响。而对于运行因素， 则以常规燃烧调整试验方法为基础，但重点在提高这一方法在作为锅炉运行指导n 0 ，排放控制方 面的利用价值方面进行研究和开发。根据多台锅炉燃烧调整试验的结果，采用多元线性回归分 析方法，研究n o i 排放浓度与主要运行因素包括负荷、炉内燃烧负荷分布、燃烧氧量之间的关系， 提出了一种采用经验关系式预测锅炉n 0 ，排放浓度的简单、可靠的新方法。 4 ) 采用先进低n 0 。燃烧系统锅炉的n 0 。排放特性的6 1 = 0 数值模拟研究 论文第七章中以一台国产1 0 0 0 m w 级超超临界锅炉为对象，采用c f d 数值模拟技术，对锅炉的炉 内流动、燃烧过程和n o ，生成特性进行数值模拟。通过多煤种、变运行工况条件的数值模拟，研究炉 内燃烧和低n o ，生成特性，并对煤种、氧量、燃尽风、磨组运行方式等主要影响因素对n 0 。排放浓度 的影响进行数值研究，为锅炉燃烧系统的优化运行提供参考依据。在对比分析的基础上，提出进行 部分1 2 5 跚一3 0 0 姗机组锅炉低n o ，燃烧技术改造的设计思路。 1 4 本章小结 针对燃烧过程中控制n o 。生成、排放的先进低n 0 。燃烧技术在我国大型电站锅炉上的广泛应用和 锅炉n 0 。排放燃烧控制的重要性，提出了论文的研究目标和内容。论文研究针对工程实际应用，以采 用先进低n 0 。燃烧系统的锅炉为对象，研究和开发简单可靠并能为锅炉运行人员接受和使用的n 0 。排 放特性的预测、控制指导原则和方法。论文研究的重点和主要创新在于研究和开发传统的燃烧调整 试验方法和n o 。在线测量数据在锅炉燃烧优化运行中的应用，以获得简单实用的运行指导原则和方 法，并研究c f d 方法在锅炉n 0 。排放特性预测和控制方面的应用。 参考文献 1p r i c ed ，b i m b a u mrb a t i l l l 【re ta 1 n i t r o g e no x i d e s ：i m p a c t so i lp u b l i ch e a l t ha n dt h ee n v i r o n m e n t 【m 】e p a 4 5 2 瓜- 9 瑚0 2 ( n t i sp b 9 8 10 4 6 31 ) w a s h i n g t o n1 3 ( 3 ：u s e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a g e n c y , o f f i c eo f a i ra n dr a d i a t i o n ，19 9 7 2 中国电力企业联合会统计信息部2 0 0 8 年全国电力工业统计快报，2 0 0 9 1 6 3 张楚莹，王书肖，邢佳，等中国能源相关的氮氧化物排放现状与发展趋势分析 j 环境科学 4 第室绪论 学报，2 0 0 8 ，2 8 ( 1 2 ) ：2 4 7 0 2 4 7 9 4国家环境保护总局g b l 3 2 2 3 - 2 0 0 3 火电厂大气污染物排放标准 s 北京：中国环境科学出版 社，2 0 0 3 5s r i v a s t a v ark ，h a l lre ，k h a ns ，c u l l i g a nk ，l a n ibw n i t r o g e no x i d e se m i s s i o nc o n t r o lo p t i o n sf o r c o a l f i r e d e l e c t r i cu t i l i t yb o i l e r s 【j 】j o u r n a lo ft h ea i r & w a s t em a n a g e m e n ta s s o c i a t i o n , 2 0 0 5 ， 5 5 ：1 3 6 7 - 1 3 8 8 6y e hs ，r u b i new ，t a y l o rm h o u n s h e l lda t e c h n o l o g yi r m o v a t i 0 1 1 5a n de x p g l i e n c ec u r v e sf o r n i t r o g e no x i d e sc o n t r o lt e c h n o l o g i e s 【j 】j o u r n a lo ft h ea i r & w a s t em a n a g e m e n ta s s o c i a t i o n , 2 0 0 5 ， 5 5 ：1 8 2 7 - 1 8 3 8 7 周俊虎，赵玉晓，刘建忠，等低n o ，煤粉燃烧器技术的研究进展与前景展望【j 】热力发电，2 0 0 5 ( 8 ) ： 1 6 8m i t c h e l ls c p r e d i c t i n gn o xf o r r n a t i o ni np u l v e r i z e dc o a lc o m b u s t i o n 【m 】l o n d o n ：l e ac o a l r e s e a r c h , 19 9 8 9v a nd e rl a n srp ，g l a r b o r gp ，d a m j o h a n s e nk i n f l u e n c eo fp r o c e s sp a r a m e t e r so nn i t r o g e no x i d e f o r m a t i o ni np u l v e r i z e dc o a lb u r n e r s 阅p r o g r e s si ne n e r g ya n dc o m b u s t i o ns c i e n c e ，19 9 7 ，2 3 ： 3 4 9 3 7 7 10p e d e r s e nkh j e n s e nad ，b e r gm ，o l s e nlh ，d a m - j o h a n s e nk t h ee f f e c to f c o m b u s t i o nc o n d i t i o n s i naf u l l s c a l el o w - n o xc o a lf i r e du n i to nf l ya s hp r o p e r t i e sf o ri t sa p p l i c a t i o ni nc o n c r e t em i x t u r e s 【盯 f u e lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ，2 0 0 9 ，9 0 ：18 0 - 1 8 5 1 1k u r o s eri k e d am ，m a k i n oh ，k i m e t om ，m i y a z a k it p u l v e r i z e dc o a lc o m b u s t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f h i 曲一f u e l r a t i oc o a l s 【j 】f u e l ，2 0 0 4 ，8 3 ：17 7 7 - 17 8 5 1 2m o z i olj q u a r t u c ygc i m p l e m e n t i n gn o xc o n t r o l ：r e s e a r c ht oa p p l i c a t i o n 【j 】p r o g r e s si ne n e r g y a n dc o m b u s t i o ns c i e n c e ，19 9 7 ，2 3 ：2 3 3 - 2 6 6 1 3 朱全