低氮燃烧技术原理-培训教程

1、京能集团团运行人人员培训训教程BEIHH PPlannt CCourrse低氮燃烧烧技术原原理low NOXX coombuustiion tecchnoologgyMAJTD NNO.1100.2 I目 录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc366771633 1低氮燃燃烧技术术 PAGEREF _Toc366771633 h 1 HYPERLINK l _Toc366771634 1.1 NOXX产生机机理和抑抑制方法法 PAGEREF _Toc366771634 h 1 HYPERLINK l _Toc366771635 1.2影影响NOOX生成成量的因因素

2、PAGEREF _Toc366771635 h 6 HYPERLINK l _Toc366771636 2.低氮氮燃烧技技术 PAGEREF _Toc366771636 h 133 HYPERLINK l _Toc366771637 2.1 基本原原理 PAGEREF _Toc366771637 h 133 HYPERLINK l _Toc366771638 3.空气气分级低低NOXX燃烧技技术原理理及其技技术特征征分析 PAGEREF _Toc366771638 h 114 HYPERLINK l _Toc366771639 3.1空空气分级级燃烧的的基本原原理 PAGEREF _Toc36

3、6771639 h 155 HYPERLINK l _Toc366771640 3.2空空气分级级燃烧的的主要形形式 PAGEREF _Toc366771640 h 155 HYPERLINK l _Toc366771641 3.3轴轴向空气气分级燃燃烧的影影响因素素 PAGEREF _Toc366771641 h 16 HYPERLINK l _Toc366771642 3.4径径向空气气分级燃燃烧的影影响因素素 PAGEREF _Toc366771642 h 16 HYPERLINK l _Toc366771643 3.5燃燃尽风的的种类 PAGEREF _Toc366771643 h 1

4、16 HYPERLINK l _Toc366771644 3.6燃燃尽风布布置方式式的选择择 PAGEREF _Toc366771644 h 22 HYPERLINK l _Toc366771645 3.7空空气分级级燃烧技技术的应应用前景景 PAGEREF _Toc366771645 h 23 HYPERLINK l _Toc366771646 4.燃料料分级燃燃烧 PAGEREF _Toc366771646 h 244 HYPERLINK l _Toc366771647 4.1燃燃料再燃燃的原理理 PAGEREF _Toc366771647 h 24 HYPERLINK l _Toc366

5、771648 4.2再再燃燃料料的选择择 PAGEREF _Toc366771648 h 25 HYPERLINK l _Toc366771649 4.3再再燃燃料料的选取取 PAGEREF _Toc366771649 h 25 HYPERLINK l _Toc366771650 4.4影影响再燃燃效果的的主要因因素 PAGEREF _Toc366771650 h 277 HYPERLINK l _Toc366771651 4.5燃燃料再燃燃技术的的发展前前景 PAGEREF _Toc366771651 h 277 HYPERLINK l _Toc366771652 5.烟气气再循环环低NOO

6、X燃烧烧技术原原理及其其技术特特征分析析 PAGEREF _Toc366771652 h 27 HYPERLINK l _Toc366771653 5.1烟烟气再循循环机理理 PAGEREF _Toc366771653 h 28 HYPERLINK l _Toc366771654 5.2烟烟气再循循环率的的选择 PAGEREF _Toc366771654 h 228 HYPERLINK l _Toc366771655 5.3利利用烟气气再循环环实现HHTACC PAGEREF _Toc366771655 h 29 HYPERLINK l _Toc366771656 6.低NNOX燃燃烧器技技术

7、原理理及型式式 PAGEREF _Toc366771656 h 29 HYPERLINK l _Toc366771657 6.1低低NOXX燃烧器器的原理理 PAGEREF _Toc366771657 h 29 HYPERLINK l _Toc366771658 6.2直直流煤粉粉燃烧器器 PAGEREF _Toc366771658 h 30 HYPERLINK l _Toc366771659 6.3旋旋流煤粉粉燃烧器器 PAGEREF _Toc366771659 h 32 HYPERLINK l _Toc366771660 6.4双双调风燃燃烧器 PAGEREF _Toc366771660

8、h 333 HYPERLINK l _Toc366771661 7.低NNOX燃燃烧器的的发展前前景 PAGEREF _Toc366771661 h 399 HYPERLINK l _Toc366771662 8题库 PAGEREF _Toc366771662 h 4411低氮燃燃烧技术术1.1 NOXX产生机机理和抑抑制方法法 锅炉燃燃烧过程程中成成成的氮氧氧化物（主主要是NNO和NNO2）严重重地污染染了环境境。因此此，抑制制NOXX的生成成已成为为大容量量锅炉的的燃烧器器设计及及运行时时必须考考虑的主主要问题题之一。锅炉燃燃烧过程程中产生生的NOOX一般般可分为为三大类类：即热热力型NN

9、OX(Theermaaol NOXX)、燃燃料型NNOX（FFeull NOOX）、和快速速型NOOX（PPrommpt NOXX）。上上述3种氮氧氧化物的的组成随随燃料含含氮量不不同有差差别。对对于燃煤煤，通常常燃料型型NOXX占7085，热热力型NNOX占占1525，其其余为少少量的快快速型NNOX。图1-11 不同同类型NNOX生生成量与与炉膛温温度的关关系1.1.1热力力型：热力型NNOX是是高温下下空气中中氮气氧氧化而成成，其生生成机理理是由原原苏联科科学家捷捷里道维维奇提出出来的。温度对对热力型型NOXX的影响响十分非非常明显显，热力力型NOOX又称称为温度度型NOOX。当当燃烧温

10、温度低于于18000K时时，热力力NOXX生成极极少；当当温度高高于18800KK时，反反应逐渐渐明显，且且随温度度的升高高，NOOX生成成量急剧剧升高。控制热热力型NNOX的的关键在在于降低低燃烧温温度水平平，避免免局部高高温。产生机理理：化学反应应及反应应物、生生成物活活化能的的影响：按泽尔多多维奇机机理，NNO生成成可用如如下一组组不分支支连锁反反应来说说明。 O2O+OO NN2+ONO+N N+OO2NO+O上述反应应是一个个连锁反反应，决决定NOO生成速速度的是是原子NN的生成成速度，反反应式 N+OO2NO+O相比比于式 N2+ONO+N是相相当迅速速的，因因而影响响NO生成成速

11、度的的关键反反应链是是反应式式 N2+ONO+N，反应式式 N2+ONO+N是一一个吸热热反应，反反应的活活化能由由反应式式反应和和氧分子子离解反反应的活活化能组组成，其其和为5542XX1033J/mmol。分子氮氮比较稳稳定，只只有较大大的活化化能才能能把它氧氧化成NNO，在在反应中中氧原子子的作用用是活化化链接的的环节，它它源于OO2在高温温条件下下的分解解。热力力型NOOX的生生成量伴伴随氧气气浓度和和温度的的增大而而加大。正因为为氧原子子和氮分分子反应应的活化化能很大大，而原原子氧和和燃料中中可燃成成份反应应的活化化能又很很小，在在燃烧火火焰中生生成的原原子氧很很容易和和燃料中中可燃

12、成成份反应应，在火火焰中不不会生成成大量的的NO，NO的生生成反应应基本上上在燃料料燃烧完完了之后后才进行行。热力力型NOOX的生生成速度度要比相相应的碳碳等可燃燃成份燃燃烧速度度慢，主主要生成成区域是是在火焰焰的下游游位置。反应时间间的影响响：在锅炉燃燃烧水平平下，NNO生成成反应还还没有达达到化学学平衡，因因而NOO的生成成量将随随烟气在在高温区区内的停停留时间间增长而而增大。另外，氧氧气的浓浓度直接接影响NNO的生生成量，氧氧浓度水水平越高高，NOO的生成成量就会会越多。当温度度高于115000时，NNO生成成反应变变得十分分明显，随随着温度度的升高高，反应应速度按按阿累尼尼乌斯定定律按

13、指指数规律律迅速增增加。通通过实验验得到，温温度在115000以上上附近变变化时，温温度每升升高1000，上上述反应应的速度度将增大大6-77倍。可可见温度度具有决决定性影影响。因因此也就就把这种种在高温温下空气气中的氮氮氧化物物称之为为温度型型NOXX。热力型NNOX的的抑制：热力型NNOX的的产生源源于空气气中的氮氮气在115000 以以上的高高温反应应环境下下氧化，所所以，控控制热力力型NOOX的主主要从一一下几方方面入手手：降低燃烧烧反应是是的温度度，避开开其反应应所需要要的高温温环境；使氧气浓浓度处于于较低的的水平；减少空气气中的氮氮气浓度度；缩短热力力型NOOX生成成区的停停留时间

14、间。一般来说说，工业业燃烧过过程中以以空气为为氧化剂剂时控制制N2的浓度度不容易易实现，而而富氧燃燃烧或纯纯氧燃烧烧技术就就是以减减少N2从而减减少热力力型NOOX的一一种方法法。降低低燃烧温温度在工工程实践践中是通通过向火火焰面喷喷射水/水蒸气气来实现现的。降降低氧浓浓度可以以通过烟烟气循环环来实现现。使一一部分烟烟气和新新鲜空气气混合，既既可以降降低氧浓浓度，同同时可以以降低火火焰的温温度。此此外分级级燃烧和和浓淡燃燃烧技术术也可以以控制热热力型NNOX。1.1.2快速速型：快速型NNOX主主要是指指燃料中中的碳氢氢化合物物在燃料料浓度较较高区域域燃烧时时所产生生的烃与与燃烧空空气中的的N

15、2分分子发生生反应形形成的CCN、HHCN，继继续氧化化而生成成氮氧化化物。因因此，快快速型氮氮氧化物物主要产产生于碳碳氢化合合物含量量较高、氧浓度度较低的的富燃料料区。快快速温度度型NOOX是空空气中的的氮分子子在着火火初始阶阶段，与与燃料燃燃烧的中中间产物物烃（CCHi）等等发生撞撞击，生生成中间间产物HHCN和和CN等等，在经经氧化最最后生成成NOXX。其转转化率取取决于过过程中空空气过剩剩条件和和温度水水平。产生机理理：快速温度度型NOOX的产产生是由由于氧原原子浓度度远超过过氧分子子离解的的平衡浓浓度的缘缘故。测测定发现现氧原子子的浓度度比平衡衡时的浓浓度高出出十倍，并并且发现现在火

16、焰焰内部，由由于反应应快，OO、OH、H的浓度度偏离其其平衡浓浓度，其其反应如如下:H+O22OH+OO+H22OH+HOH+HH2H2O+H 可见，快快速温度度型NOOX的生生成可以以用扩大大的泽尔尔多维奇奇机理解解释，但但不遵守守氧分子子离析反反应处于于平衡状状态这一一假定。经实验发发现，随随着燃烧烧温度上上升，首首先出现现HCNN，在火火焰面内内到达最最高点，在在火焰面面背后降降低下来来。在HHCN浓浓度降低低的同时时，NOO生成量量急剧上上升。还还发现在在HCNN浓度经经最高点点转入下下降阶段段时，有有大量的的NHii存在，这这些胺化化合物进进一步氧氧化生成成NO。其其中HCCN是重重

17、要的中中间产物物，900%的快快速温度度型NOOX是经经HCNN而产生生的。快快速温度度型NOOX的生生成量受受温度的的影响不不大，而而与压力力的0. 5次次方成正正比。在在煤粉炉炉中，其其生成量量很小，一一般在55%以下下。正常常情况下下，对不不含氮元元素的碳碳氢燃料料的较低低温度的的燃烧反反应中，才才着重考考虑快速速型NOOX。快速型NNOX的的抑制原原理快速型NNOX的的特征是是温度依依赖性低低，生成成速度快快。根据据快速型型NOXX的生成成机理考考虑，它它是由NN2分子子和CHHI自由由基反应应生成的的HCNN ， HCCN又被被数个基基元反应应氧化而而成的。所以快快速型NNOX的的控

18、制主主要从两两个方面面来入手手考虑:抑制N22分子和和CHII自由基基的反应应以及HHCN的的多个基基元反应应。1.1.3燃料料型：燃料型NNOX是是燃料中中氮化合合物在燃燃烧过程程中热分分解且氧氧化而生生成的，是是燃煤电电厂锅炉炉产生氮氮氧化物物的主要要途径，其其生成量量主要与与氧浓度度（化学学当量比比）有关关。燃料料型NOOX包括括挥发分分中均相相生成的的NOXX和由残残焦中异异相生成成的NOOX两部部分。挥挥发分中中的氮主主要以HHCN和和NHi的形式式析出，随随后氧化化生成NNOX。焦炭中中氮可以以通过异异相反应应氧化生生成NOOX。其其中由挥挥发分燃燃料氮转转化而成成的燃料料型NOO

19、X（简简称挥发发分燃料料型NOOX）约约占600800，由由焦炭燃燃料氮转转化而成成的NOOX（简简称焦炭炭燃料型型NOXX）约占占2040。燃料中氮氮的化合合物中氮氮是以原原子状态态与各种种碳氢化化合物结结合的，与与空气中中氮相比比，其结结合键能能量较小小，因而而这些有有机化合合物中的的原子氮氮较容易易分解出出来，氮氮原子的的生成量量大大增增加，液液体与固固体燃料料燃烧时时，由于于氮的有有机化合合物放出出大量的的氮原子子，因此此无论是是挥发燃燃烧中还还是焦炭炭燃烧阶阶段都生生成大量量的NOO。就煤煤而言，燃燃料氮向向NOXX转化过过程大致致有三个个阶段:首先是是有机氮氮化合物物随挥发发分析出

20、出一部分分，其次次是挥发发分中氮氮化合物物燃烧，最最后是炭炭骸中有有机氮燃燃烧。产生机理理：燃料燃烧烧时，燃燃料氮几几乎全部部迅速分分解生成成中间产产物I，如果果有含氧氧化合物物R存在时时，则这这些中间间产物II(指N，CN，HCNN和NHii等化合合物)与R(指O，O2和OH等)反应生生成NOO，同时时I还可以以与NOO发生反反应生成成N2:燃料(NN) I I+RRNO+ I+NNON2燃煤中的的氮分为为挥发性性氮和焦焦炭氮，其其中挥发发性氮被被释放后后含有一一定量的的NH3，并按按下式进进行反应应: NNH3+02NO+焦炭N+O2NO+燃煤中的的氮生成成NOXX主要取取决于煤煤中的含含

21、氮量，显显然煤中中的含氮氮量越高高，生成成的NOOX越多多。当锅锅炉内生生成NOOX时，还还存在一一系列氧氧化还原原反应。燃料氮的的转化率率主要受受温度、过量空空气系数数(富裕氧氧浓度)和燃料料含氮量量的影响响，一般般在100%445%范范围内。随着氮的的转化率率(主要受受温度影影响)升高，燃燃料氮转转化率不不断提高高，但这这主要发发生在77008000温温度区间间内。因因为燃料料NO既可可通过均均相反应应又可通通过多相相反应生生成，燃燃烧温度度很低时时，绝大大部分氮氮留在焦焦炭内；而温度度很高时时，700% -90%的氮以以挥发分分形式析析出。浙浙江大学学研究表表明，8850时，770%的的

22、NO来自自焦炭燃燃烧；111500时，这这一比例例降至550%。由于多多相反应应的限速速机理，在在高温时时可能向向扩散控控制方向向转变，故故温度超超过9000以以后，燃燃料氮转转化率只只有少量量升高。其主要的的生成阶阶段是燃燃烧起始始时候，在在煤粉炉炉占NOOX生成成总量的的约600%一80%左右，目目前对燃燃料型NNOX的的研究仍仍在继续续深入。燃煤中中氮元素素的含量量一般约约为0.5%2.55%，以以N原子状状态与煤煤中的碳碳氢化合合物相紧紧密结合合，以链链状或环环状形式式存在，主主要是以以N-CC和N-HH键的形形式存在在，N-C和N-HH键要比比分子氮氮的N-N键能能小的多多，更容容易

23、被氧氧化断裂裂生成NNOX，从从这个反反应的机机理可以以看出燃燃料型NNOX要要比热力力型NOOX更容容易产生生。由于于这种氮氮氧化物物是燃料料中的氮氮化合物物经过热热分解和和氧化产产生的，故故称之为为燃料型型NOXX 。而焦炭氮氮煤在通通常的燃燃烧温度度下以产产生燃料料型和热热力型NNOX为为主，对对不含氮氮的碳型型燃料，只只在较低低温度燃燃烧时，才才需要重重点考虑虑快速型型NOXX，而当当温度超超过10000时，则则主要生生成热力力型NOOX。可可见，降降低燃烧烧温度可可有效减减少NOO的生成成，但当当温度降降低到9900以下时时，燃料料N向N2 O的转化化率将提提高。因因此，仅仅通过降降

24、低燃烧烧温度来来控制NNOX的的排放是是不够的的，需要要兼顾各各方面因因素。燃料NOOX的抑抑制：经理论和和试验研研究结果果表明，煤煤粉中氮氮转化成成NOXX的量主主要取决决于炉内内过量空空气系数数的高低低，当煤煤粉在缺缺氧状态态下燃烧烧时，挥挥发出来来的N和C，H竞争环环境中不不足的氧氧气。但但是由于于氮竞争争能力相相对较弱弱，这就就减少了了NOXX的形成成；氮虽虽竞争氧氧能力较较差，但但是却可可以之间间相互作作用而生生成无害害的氮气气分子。由以上上结论可可以看出出，在富富燃料条条件下降降低炉内内的过量量空气系系数能在在很大程程度上抑抑制燃料料型NOOX的生生成。同时，燃燃料中的的含氮量量也

25、是影影响燃料料型NOOX生成成的一个个重要因因素。研研究发现现，含氮氮量越高高的燃料料生成NNOX的的转化率率越低。但是由由于基数数相对较较大，实实际燃烧烧过程中中高含氮氮量燃料料最终所所产生的的燃料型型NOXX要远大大于含氮氮量低的的燃料。研究表表明燃料料中的氮氮是在较较低温度度下就开开始分解解，故温温度对燃燃料型NNOX的的生成影影响不是是很大。综上所述述，降低低燃料型型NOXX的主要要因素是是减少反反应环境境中的氧氧气浓度度，使煤煤粉在aa1环环境中进进行燃烧烧反应；在扩散散燃烧时时候推迟迟空气和和燃料的的混合；在允许许条件下下应当燃燃用含氮氮量低的的燃煤。燃烧过程程中最终终生成的的NO

26、浓度度和燃料料中氮全全部转化化成NOO时的浓浓度比为为燃料型型NOXX的转化化率CRR【最最终生成成的NOO浓度】【燃料料全部转转化成NNO的浓浓度】试验研究究表明，影影响CRR的主要要因素是是煤种特特性以及及炉内的的燃烧条条件。用挥发分分化学当当量比（SRV Stoichiometric Ratio of Volatile）来表征挥发分燃烧过程中的气氛。对挥发份份析出时时刻进行行气氛的的有效控控制，可可以有效效抑制NNOX的的生成，这这一结论论从微观观角度验验证了空空气分级级技术对对NOXX深层控控制的可可行性。1.2影影响NOOX生成成量的因因素1.2.1煤质质条件煤是一种种含有大大量C，

27、H，O和少量量S，N等有机机物和部部分无机机物的沉沉积岩。煤里面面的N原子一一般是以以链状或或者环状状两种形形态存在在于物质质当中，经经研究发发现，如如果N以环状状形态存存在于物物质中，通通过燃烧烧一般不不会转化化成为氮氮氧化物物，所以以对环境境的污染染相对较较少，但但是如果果以链状状的形态态存在于于物质中中，经过过剧烈的的燃烧化化学反应应多数被被氧化成成氮氧化化物，造造成大气气污染。然而煤煤中的NN元素的的主要存存在形式式为链状状，所以以煤燃烧烧过程就就伴随大大量的氮氮氧化物物的产生生。煤质氮含含量：常规燃料料中，除除天然气气基本上上不含氮氮化物外外，其他他燃料或或多或少少地含有有氮化物物，

28、其中中石油的的平均含含氮量为为0.665%左左右，煤煤的含氮氮量一般般在0.5%2.55%左右右。通常常，燃料料中大约约20%80%的N转化为为NOXX ，其其中NOO又占900%95%。当燃燃料中的的N含量超超过0.1%时时，燃料料型NOOX排放放将是最最主要的的。燃料料的N含量增增加时，虽虽然生成成的燃料料型NOOX量增增加，但但NOXX的转化化率却减减少；煤煤的燃料料比FCC/V越越高， NOXX的转化化率越低低。挥发分含含量我国发电电用煤中中N和挥发发分含量量：对于于所考察察数据库库中的煤煤种，随随干燥无无灰基挥挥发分含含量(VVdaff )的的增加，收收到基NN含量(NNar)呈逐渐

29、渐降低的的趋势，只只有少数数挥发分分很高的的褐煤稍稍偏离这这一趋势势。锅炉燃用用煤种主主要是贫贫煤和烟烟煤，但但挥发分分含量在在2030之之间的较较少，因因为这一一范围的的烟煤主主要是炼炼焦煤不用作作锅炉燃燃料对于于所统计计的锅炉炉和煤种种。燃煤煤高挥发发分含量量煤的锅锅炉NO排放放量一般般较低。相比起起来，燃燃用贫煤煤比燃用用烟煤的的锅炉NNO排放质质量浓度度高得多多，如图图1-22、图11-3。图1-22 无烟烟煤挥发发份氮v与关系 图11-3 烟煤挥挥发份氮氮v与与关系系国内外大大量的实实验室研研究结果果和实际际锅炉现现场试验验的经验验表明，煤煤的挥发发分含量量是影响响锅炉NNOX生生成

30、和排排放量的的主要因因素之一一，这是是因为煤煤中挥发发分的释释放和燃燃烧相当当程度上上决定了了煤粉火火焰特别别是燃烧烧初期高高温区的的温度及及其分布布，因此此在燃燃烧空气气充分的的条件下下高挥挥发分煤煤燃烧的的火焰温温度高，这这种情况况下燃烧烧生成的的NOXX质量浓浓度随煤煤的挥发发分的增增加而增增加，但但另一方方面挥挥发分的的释放和和快速燃燃烧可迅迅速、大大量消耗耗O，导致致燃烧初初期火焰焰区贫氧氧甚至出出现还原原气氛区区。从而而抑制挥挥发分氮氮向NOOX 的的转化和和燃料NNOX的的生成，这这是低NNOX煤煤粉燃烧烧器控制制NOXX生成的的主要依依据之一一。此时时，煤中中挥发分分含量增增加

31、，随随热解析析出到火火焰中的的氮一般般较多且且较多地地被还原原。因而而锅炉生生成的NNOX随随煤中挥挥发分含含量的增增加而降降低。1.2.2锅炉炉的设计计参数和和运行条条件低NOXX 燃烧烧系统的的影响通过低NNOX燃燃烧器对对煤粉的的燃烧组组织，促促进挥发发分析及及挥发分分氮的大大量析出出，通过过主燃烧烧区低过过量空气气系数抑抑制挥发发分氮向向NO 的转化化，而炉炉内深度度空气分分级的采采用则促促进NOOX的还还原，高高挥发分分煤因相相对N 含量低低且燃料料N 的转转换可得得到有效效抑制，因因此这种种控制方方式对高高挥发分分煤NOOX 排排放控制制更为有有效。焦氮含量量随温度度变化趋趋势，如

32、如图1-4图 SEQ 图 * ARABIC1-4煤粉细粒粒对燃料料N转化为为挥发分分N比例的的影响，如如图1-5图 1-5机组负荷荷对氮氧氧化物排排放影响响机组负荷荷的高低低直接影影响了炉炉膛温度度的高低低，而温温度对热热力型和和快速型型氮氧化化物的影影响很大大，从而而对氮氧氧化物的的排放产产生影响响，因此此不同负负荷下氮氮氧化物物的排放放也有不不同。如如图1-6，说说明降低低炉膛温温度也是是降低氮氮氧化物物的一个个重要思思路，但但是锅炉炉运行炉炉内温度度不宜过过度的降降低(尤其是是锅炉燃燃用劣质质煤)会导致致锅炉的的低负荷荷稳燃性性能降低低、燃烧烧效率降降低，甚甚至有熄熄火的危危险。图 1-

33、6炉膛氧量量对氮氧氧化物排排放影响响对神华煤煤燃烧过过程中试试验发现现：当SRVV值小于于1.11时，NOO析出量量很小，当当SRVV大于1.11时时，挥发发份燃烧烧后O2开始有有部分剩剩余，造造成HCCN，NH3等前驱驱物的大大量氧化化，引起起NO的快快速增加加。在SRVV1.558之后后，可以以明显观观察到焦焦炭的燃燃烧，并并且随着着O2量的增增加，加加速了OO2从周围围空间向向焦炭表表面的扩扩散，焦焦炭的非非均相氧氧化，焦焦炭NOOX也会会迅速增增加。在在SRVV增大到到2.338时达达到最大大值，随随后随SSRV增增大开始始呈现下下降趋势势。适当当的高温温有利于于早期挥挥发份的的快速析

34、析出，降降低整体体NOXX析出比比例，如如图1-7图 1-7NOX排排放量与与一次风风的关系系传统锅炉炉设计一一次风配配比方式式，见表表1-11煤种干燥无灰灰基挥发发分含量量 VVdaff/%一次风率率直流燃烧烧器旋流燃烧烧器SRV无烟煤280.1550.222.57.55贫煤81990.1550.221.0661.8875烟煤203300.2550.331.01.225304400.330.30.441.00褐煤405500.3550.440.80.8875推荐值SRV1.00表 SEQ 表 * ARABIC1-1图 1-8化氮排放量与一次风率的关系图 1-9图 1-10从图1-10氧氧量变

35、化化对NOOX排放放影响显显著，在在3000MW工工况下，配配风方式式相同时时，当氧氧量从44%降至至2%时，一一般NOOX的排排放量能能减少11503500mg/m3左右。氧量降降低对NNOX排排放的减减少主要要原因是是当氧量量减少时时，燃料料型NOOX的生生成明显显减少所所致。应控制一一次风的的SRVV244的烟烟煤，具具有明显显的低负负荷稳燃燃性能，能能在400负荷荷下不投投油稳定定燃烧，该该技术已已经成功功地应用用黄台电电厂上。WR型低低NOXX燃烧器器 WR型型燃烧器器(Wiide Rannge Burrnerr，宽调调节比燃燃烧器)主要由由喷嘴和和喷嘴体体两部分分组成，如如图6-2

36、所示示。WRR型燃烧烧器也是是利用弯弯头的惯惯性分离离作用，形形成浓煤煤粉和淡淡煤粉，与与弯头相相接的管管道中安安装了浓浓、淡煤煤粉的分分离挡板板，使这这两股气气流从各各自的管管道通过过。这种种燃烧器器的喷口口内安装装有波形形钝体，可可增强煤煤粉与气气流的搅搅拌并在在燃烧器器的出口口处形成成一个有有利于着着火的稳稳定回流流区，从从而提高高火焰的的稳定负负荷范围围。图6-22 WRR型低NNOX燃燃烧器 WR型型燃烧器器在垂直直方向形形成浓淡淡燃烧，其其降低NNOX排排放的原原理与PPM燃烧烧器相似似。WRR型燃烧烧器与PPM型燃燃烧器的的不同之之处在于于：PMM型燃烧烧器有两两个喷嘴嘴，而WW

37、R型燃燃烧器将将浓、淡淡相集中中在一个个喷口内内。因此此，WRR型燃烧烧器的上上、下一一次风中中心距可可以做得得较小，这这样既有有利于降降低整体体的火焰焰高度、减少NNOX的的排放，又又降低了了锅炉的的造价、满足了了燃用劣劣质煤的的要求。这种燃燃烧器已已在多家家电厂成成功应用用。例如如，汉川川电厂采采用这种种燃烧器器取得了了较好的的低负荷荷稳燃和和低NOOX排放放效果。水平浓淡淡式燃烧烧器在浓淡燃燃烧技术术的基础础上，哈哈尔滨工工业大学学经过多多年的努努力，提提出“风风包粉”煤煤粉燃烧烧的思想想，开发发出水平平浓淡风风煤粉燃燃烧器。水平浓浓淡可以以采用两两种方式式来实现现：第11种是采采用百叶

38、叶窗煤粉粉浓缩器器，如图图6-33所示。这种方方式对煤煤粉管道道的布置置无特殊殊要求，适适用于工工程改造造；第22种是采采用900弯头，这这种方式式需要对对管道设设计做特特殊处理理，主要要适用于于新机组组的设计计。图6-33 百百叶窗水水平浓淡淡燃烧器器水平浓淡淡燃烧器器利用浓浓缩器或或弯头将将煤粉气气流分成成浓淡两两相，并并保持水水平直到到喷嘴出出口。含含有一次次风中大大部分煤煤粉的浓浓相气流流在向火火侧切向向喷入炉炉内，形形成内侧侧小切圆圆；淡煤煤粉气流流在背火火侧切向向喷入炉炉内，形形成外侧侧假想大大切圆。水平浓浓淡燃烧烧器也属属于浓淡淡燃烧方方式，故故其降低低NOXX排放的的原理与与W

39、R型燃燃烧器相相似。此此外，由由于燃烧烧器中形形成了内内层切圆圆富燃料料，属还还原性气气氛，能能进一步步降低NNOX的的形成。与WR型型燃烧器器相比，水水平浓淡淡燃烧器器除具备备低NOOX排放放的优点点外，还还能进一一步改善善着火条条件，增增强水冷冷壁附近近的氧化化性气氛氛，可防防止结焦焦和高温温腐蚀。这种燃燃烧器煤煤种适应应性非常常广，对对于低挥挥发分的的贫煤、无烟煤煤的应用用效果也也不错，已已经成功功应用在在安阳等等多家电电厂燃烧烧器的改改造上。旋流煤粉粉燃烧器器8 E88 z/ I44 q# J66 w99 P99 S旋旋流燃烧烧器根据据二次风风的供入入方式和和一次风风煤粉浓浓度可分分为

40、三类类：普通通型、分分级燃烧烧型和浓浓缩型。普通型旋旋流燃烧烧器：普通型旋旋流燃烧烧器是指指二次风风通过燃燃烧器送送入炉膛膛，一次次风粉混混合物没没有浓缩缩的旋流流燃: h/ o! c1 B: R D烧器器，有以以下几种种形式：一、二二次风均均旋转的的双蜗壳壳式旋流流燃烧器器；一次次风为直直流，二二次风为为旋流的的单蜗壳壳扩锥锥型燃烧烧器；一一次风可可以旋转转或不旋旋转，二二次风通通过可动动的切相相叶片送送 ( 9 x( E9 x0 F! N% J( d: T入炉炉膛的切切相可动动叶片燃燃烧器；轴向可可动叶轮轮燃烧器器，利用用拉杆移移动二次次风通道道中的叶叶轮， 4 cc + N33 c k4

41、4 v从从而改变变二次风风中直流流气流和和旋流气气流的比比例；轴轴向叶轮轮蜗壳壳型燃烧烧器，一一次风通通过蜗壳壳进入炉炉膛，二二次风的的旋流器器为直叶叶片；旋旋流预燃燃室燃烧烧器，根根部二次次风经过过不旋转转的直叶叶片进入入预燃室室，另外外的二次次风在预预燃室出出口附近近通过直直叶片或或有倾角角的叶片片送入炉炉膛；管管式旋rr: HH, pp: ! OO0 ) bb+ ll流燃烧烧器。普通的旋旋流燃烧烧器由于于一二次次风混合合比较强强烈,导致煤煤粉与气气流强烈烈混合,过快的的温升及及过量氧氧的加入入,使燃烧烧强度很很高,最终导导致NOOX的大大量生成成,约为11000012200mmg/LL。

42、但可可通过增增加燃烧烧器之间间的距离离和分级级配风的的方法来来降低NNOX的的排放分级燃烧烧型旋流流燃烧器器分级燃烧烧型旋流流燃烧器器是指二二次风分分两级或或两级以以上送入入炉膛，一一次风粉粉没有浓浓缩的旋旋流燃烧烧器，有有以下几几种形式式：双通通道外混混式旋流流燃烧器器，一次次风为直直流风，大大部分二二次风通通过轴向向固定叶叶片送入入炉膛，另另外的二二次风为为直流风风；SMM型燃烧烧器，一一次风不不旋转，二二次风通通过旋转转叶片形形成旋转转气流，一一、二次次风占燃燃烧总空空气量的的80-90%，剩下下的二次次风从燃燃烧器喷喷口周边边外一定定距离处处均匀布布置的四四个喷口口以直流流的形式式送入

43、炉炉膛；蜗蜗壳叶叶片式燃燃烧器，一一次风通通过蜗壳壳进入炉炉膛，二二次风通通过内、外二次次风通道道的轴向向叶片一一旋转的的方式进进入炉膛膛；RSSFC型型燃烧器器，一次次风为直直流风，二二次风由由三个分分风道以以旋流的的形式进进入炉膛膛，其中中一个或或三个分分风道均均可以掺掺入在循循环烟气气。浓缩型旋旋流煤粉粉燃烧器器浓缩型旋旋流燃烧烧器是指指一次风风粉混合合物经过过浓缩后后通过提提高煤粉粉浓度来来改善煤煤粉的着着火及燃燃4 LL+ WW II9 * VV/ uu ii烧条件件的旋流流煤粉燃燃烧器。DRB型型旋流燃燃烧器 B&WW公司200世纪700年代推推出了二二次风双双流道均均为旋流流的燃

44、烧烧器，即即DRBB型燃烧烧器(DDuall Reegissterr Buurneer，双双调风旋旋流燃烧烧器)，其结结构如图图6-44所示。DRBB型燃烧烧器一次次风管外外有可调调的内二二次风和和外二次次风管，风风管中设设有2个分别别控制的的调风器器。内调调风器的的主要作作用是促促进着火火和稳燃燃，外调调风器的的主要作作用是在在火焰下下游供风风以完成成燃烧。图6-44 DDRB型型旋流燃燃烧器DRB型型燃烧器器主要通通过调整整内、外外二次风风的比例例和旋流流强度来来调节一一、二次次风的混混合，延延迟燃烧烧过程、降低燃燃烧强度度，并在在燃烧器器出口造造成很强强的还原原性气氛氛，从而而降低NNO

45、X的的排放量量。DRRB型燃燃烧器主主要适用用于燃烧烧挥发分分大于55的烟烟煤。运运行实践践证明，采采用DRRB型燃燃烧器后后，距喷喷口1.2 mm处的火火焰温度度由16600降至114000，N00 x排放放浓度可可降低339。双调风燃燃烧器 是美国国B&WW公司开开发出的的第一代代低NOOX旋流流煤粉燃燃烧器，并并在19971年年投入商商业运行行。一次次风一般般为直流流，一次次风管道道内装有有颗粒导导向器和和圆锥形形扩散体体，用惯惯性分离离作0 g6 H* y- H& q% N* m# v用将将一次风风风粉混混合物分分成浓、两股气气流，一一次风管管壁四周周为浓煤煤粉气流流，一次次风管中中心

46、附近近为淡煤煤粉气流流。二次次风分为为两部分分，内二二次风道道中有轴轴向可动动叶片，外外二次风风道中采采用轴 ( AA( SS8 BB( YY9 KK% qq1 ww , ?# ?7 mm向或切切向可动动叶片使使内、外外二次风风旋转。通过调调节内、外二次次风的比比例和叶叶片角度度，可以以改* C; |: 6 | r# q1 L5 9 EE变气流流的旋转转强度，从从而调节节一、二二次风的的混合。德国Baabcoock公公司WSS型双调调风低氮氮燃烧器器WS型双双调风低低氮燃烧烧器，如如图6-5所示示。燃烧烧器的中中心是中中心风管管，管中中可插点点火油枪枪。一次次风和外外二次风风是直射射流，内内二

47、次风风由叶片片产生旋旋转，改改变叶片片的角度度可调整整旋流强强度。图6-55 WS型型低NOOX燃烧烧器WSSHT-NNR型低低NOXX燃烧器器- q77 X$ A77 m44 i* z66 Z* lBBabccockk-日本本IHII公司在在DBRR型燃烧烧器的基基础上，与与19885年研研制成HHT-NNR型低低NOXX燃烧器器，其结结构如图图6-66所示。一次风风粉气流流经过990弯弯头进入入燃烧器器一次风风管后，通通过文丘丘里管向向中心浓浓缩，然然后经过过安装在在中心管管上小角角度轴向向叶片，煤煤粉被甩甩向一次次风管壁壁附近后后喷入炉炉膛。一一次风喷喷口装有有陶瓷制制成的齿齿形稳燃燃环

48、，可可使煤粉粉颗粒稳稳定着火火。内二二次风通通道内装装有可调调角度的的轴向叶叶片。在在内二次次风道出出口，排排列紧密密的旋流流叶片围围绕着一一次风喷喷口。二二次风挡挡板和内内二次风风轴向叶叶片分别别由两根根推拉式式的拉杆杆控制，推推拉二次次风挡板板可改变变内、外外二次风风风量比比例。图6-66 HHT-NNR型低低NOXX燃烧器器1-齿环环稳燃器器 22-内二二次风扩扩口 3-外外二次风风径向叶叶片；44-内二二次风轴轴向叶片片；5-一次次风叶片片；6-二次风风挡板；7-文文丘里管管；8-一次风风管；99-看火火孔；110-油油枪PAX型型旋流燃燃烧器 PAXX型燃烧烧器(PPrimmaryy

49、 Aiir EExchhangge BBurnner，一一次风交交换燃烧烧器)是B&WW公司在在DRBB型燃烧烧器的基基础上增增设了PPAX装装置及分分级风管管形成的的，结构构如图66-7所所示。图6-77 PPAX型型燃烧器器 PAXX型燃烧烧器的原原理是当当一次风风粉气流流通过燃燃烧器入入口弯头头时，由由于离心心力的作作用，使使进入外外侧主燃燃烧器喷喷嘴的煤煤粉约占占总煤粉粉量的990。其余约约10的的煤粉和和约500的低低温乏气气，从一一次风管管中抽出出，将其其作为三三次风在在燃烧器器周围的的三次风风口喷入入炉膛。一次风风管中所所剩的550空空气与二二次风箱箱引入的的温度为为310037

50、11的热热风混合合后作为为一次风风喷入炉炉膛。这这种燃烧烧器的降降低NOOX原理理仍是分分级送风风。NSW型型旋流燃燃烧器6 J+ t* L99 T66 E88 d88 - w( eNNSW型型旋流燃燃烧器的的一次风风通道内内装有轴轴向叶片片式分离离器，利利用惯性性分离作作用将一一次风% z# B+ M X88 L$ p风风粉混合合物分成成浓、两两股气流流，淡煤煤粉气流流通过一一次风内内通道，浓浓煤粉气气流通过过一次风风外通+ P88 Q! O99 Y22 t99 |; J) r _77 N道道。两股股气流在在喷口处处，通过过导向装装置将浓浓煤粉气气流引向向燃烧器器中心附附近，淡淡煤粉气气流引

51、向向 kk( 4 kk% CC3 BB: pp+ nn浓煤粉粉气流外外侧喷入入炉膛，二二次风通通过内、外二次次风通道道以旋流流的形式式进入炉炉膛。运运行表明明，火焰焰稳定性性提高。径向浓淡淡旋流燃燃烧器哈尔滨工工业大学学在提出出了“水水平浓缩缩煤粉燃燃烧”技技术的基基础上，提提出了“径径向浓淡淡旋流煤煤粉燃烧烧”技术术，这种种燃烧器器的结构构见图66-8。图6-88 径径向浓淡淡旋流燃燃烧器径向浓淡淡旋流燃燃烧器是是在一次次风道中中加装了了一个煤煤粉浓缩缩器，从从而将一一次风、粉混合合物分成成煤粉浓浓度相差差适当的的两股径径向气流流。靠近近中心的的一股为为含粉量量较多的的浓煤粉粉气流，它它经过

52、浓浓一次风风通道喷喷入炉膛膛。另外外一股为为含粉量量较少的的淡煤粉粉气流，在在浓煤粉粉气流外外侧环形形通道喷喷入炉内内，从而而形成沿沿半径方方向的浓浓煤粉、淡煤粉粉的着火火方式。同时二二次风通通道分成成了两部部分，一一部分二二次风以以旋流的的形式进进入炉内内；另一一部分二二次风以以直流的的形式在在旋流二二次风外外侧的环环形通道道进入炉炉内。这这种燃烧烧器是将将煤粉分分级、空空气分级级相组合合的一种种方式，已已在燃用用贫煤、烟煤的的多台锅锅炉上得得到应用用，实现现了高效效、稳燃燃、低污污染燃烧烧#。现将国外外几家旋旋流燃烧烧器生产产公司的的低氮燃燃烧器发发展情况况及国内内外大型型锅炉燃燃烧器改改

53、造及使使用情况况汇总见见表6-1。各公司低低氮燃烧烧器的发发展及应应用情况况表公司名称称第一代燃燃烧器第二代燃燃烧器第三代燃燃烧器第四代燃燃烧器第五代燃燃烧器美国FWW19766年，CCF（可可控流量量）燃烧烧器，二二次风分分两层，即即内、外外二次风风，有一一个可滑滑动的套套筒挡板板可控制制每个燃燃烧器的的二次风风量。北北仑期期所用的的是这代代的修改改型，在在燃烧器器中间增增加了中中心风。CF/SSF燃烧烧器始于于19779年，该该燃烧器器与第一一代燃烧烧器的区区别是喷喷嘴的形形式不同同，第二二代燃烧烧器的喷喷嘴分成成4个椭椭圆形的的，即火火焰为44股。19911年119955年，对对燃烧器器

54、的喷嘴嘴形式进进行了一一些改进进，即把把CF/SF燃燃烧器44个煤粉粉喷嘴改改为IFFS燃烧烧器的66个煤粉粉喷嘴。19944年至今今，PFF/SFF燃烧器器，与第第三代的的主要区区别为内内二次风风进入的的方式，在在进口内内、外二二次风是是平行的的，而不不是先进进入外二二次风然然后再进进入内二二次风；第四代代燃烧器器煤粉进进入方式式为轴向向的，而而不是切切向的。19977年至今今，VSS/SFF燃烧器器，内二二次风的的叶片为为轴向，角角度固定定；内二二次风风风量通过过一个可可轴向滑滑动的内内二次风风锥形套套筒进行行调节。北仑二期期，改造造前的江江苏利港港，使用用该燃烧烧器NOOX排放放浓度都都

55、在10000mmg/NNm3左右。FW提供供业绩没没有超过过3000MW以以上的机机组，在在美国的的HP11（5000t/h)炉炉其NOOX排放放为2558mgg/Nmm3，NJJ炉为3393mmg/mm3。美国巴威威20世纪纪70年年代，双双调风燃燃烧器，即即DRBB燃烧器器。20世纪纪80年年代中期期，DRRB-XXCL燃燃烧器，内内、外二二次风旋旋流强度度可通过过轴向叶叶片角度度调节。21世纪纪初，DDRB-4Z燃燃烧器，在在内二次次风与一一次风之之间有一一过渡区区，该区区域的二二次风量量可调节节。北仑#22炉用该该燃烧器器NOXX的排放放值在5550mmg/NNm3。嘉兴用该该燃烧器器

56、，NOOX的排排放值在在33004660mgg/Nmm3。兰溪电厂厂用的是是该燃烧烧器，NNOX的的排放值值在3000mgg/Nmm3。美国ABBT19977年ABBT燃烧烧器开始始商业运运行，其其开发的的Optti-FFloww燃烧器器专用来来对原锅锅炉进行行改造，该该燃烧器器采用双双调风系系统，控控制燃烧烧器内外外二次风风的分配配。江苏利港港电厂改改造后其其NOXX排放浓浓度控制制在4000mgg/Nmm3左右。德国巴威威19766年，WW型二次次风为一一股19788年，WWS型燃燃烧器二二次风分分内、外外二次风风，内二二次风的的旋流强强度可调调。19911年，DDS型燃燃烧器，内内、外二

57、二次风旋旋流强度度都可调调，且一一次风也也有旋流流叶片。Stauudinngerr电厂改改造前使使用该型型号燃烧烧器NOOX排放放浓度在在50008000mgg/Nmm3。Stauudinngerr电厂改改造后使使用该型型号燃烧烧器NOOX排放放浓度在在30004660mgg/Nmm3。英国巴威威80年代代中期英英巴完成成对Maark型燃烧烧器的商商业运行行，该燃燃烧器除除了一次次风和燃燃料，还还有二次次风和三三次风，较较以前英英巴燃烧烧器在NNOX排排放上减减少了近近50%浓度。90年代代中期英英巴开发发了Maark型低氮氮燃烧器器，该燃燃烧器在在型的的基础上上引入了了四次风风，其NNOX的

58、的排放浓浓度可进进一步降降低255%左右右。香港青山山电厂改改造后使使用该燃燃烧器NNOX排排放浓度度从原来来15000mgg/Nmm3下降到到50009000mgg/Nmm3。表 6-17.低NNOX燃燃烧器的的发展前前景直流燃烧烧器和旋旋流燃烧烧器各有有优劣，结结合我国国煤种多多变、煤煤质下降降的情况况以及多多年来所所取得的的切圆燃燃烧的运运行经验验来看，直直流燃烧烧器具有有其优越越性。目目前世界界上比较较成熟的的低NOOX燃烧烧器有：美国BB&W公公司的双双调风低低NOXX系列燃燃烧器，即即DRBB-XCCL低NOXX燃烧器器和DRRB-44ZTMM低N0 xx燃烧器器；美国国FW公司司

59、的CFF/SFF低NOXX燃烧器器；日本本BHKK公司的的HTNR33型燃烧烧器；日日本三菱菱公司的的PM低NOXX燃烧器器；ALLSTOOM公司司的低NNOX同同轴燃烧烧系统。我国低低NOXX燃烧技技术起步步较早，主主要集中中在对四四角切圆圆直流燃燃烧方式式锅炉燃燃烧器的的LNBB改造上上。采用用LNBB技术，只只需用低低NOXX燃烧器器替换原原来的燃燃烧器，燃燃烧系统统和炉膛膛结构不不需要作作任何更更改，改改造费用用较低，因因此成为为电站锅锅炉降低低NOXX排放量量的重要要手段。三菱MAACT 低NOXX燃烧系系统如图图7-11： PPM型低低NOXX燃烧器器为主要要燃烧器器，集低低NOX

60、X燃烧器器、炉膛膛空气分分级、燃燃料分级级和烟气气再循环环于一体体，适用用于四角角切向燃燃烧的燃燃烧器布布置方式式，可达达1000ppmm以下。图7-118题库一、填空空题1（燃烧烧过程中中最终生生成的NNO浓度度和燃料料中氮全全部转化化成NOO时的浓浓度比）为为燃料型型NOXX的转化化率2（燃料料）型NNOX是是电厂锅锅炉排放放NOXX最主要要的3空气分分级燃烧烧的实现现有多种种形式，但但主要有有（轴向向）和（径径向）分分级燃烧烧两种。4燃尽风风的种类类：（紧紧凑型燃燃尽风）、（分离离燃尽风风）、（高高速燃尽尽风）、（旋流流燃尽风风）。5（将再再燃和选选择性非非催化还还原(SSNCRR)相结