锅炉低氮燃烧相关知识及操作

锅炉低氮燃烧相关

知识及操作

目录一、氮氧化物的生成机理二、低氮燃烧的必要性三、低氮的控制措施四、低氮燃烧的调整技术五、低氮燃烧的改造技术六、低氮燃烧可能出现的不利因素一、氮氧化物的生成机理

氮氧化物（NOx）是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的NOX有多种不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，其中NO和NO2是重要的大气污染物，另外还有少量N2O。

煤的燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx）主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。在氮氧化物中，NO占有90%以上，NO2占有5%-10%。

NOx按生成机理的不同分为三类：热力型、快速型、燃料型。一、氮氧化物的生成机理1、热力型NOx

指空气中的氮气在高温下氧化产生，其总反应式为：

当燃烧区域温度低于1267℃时，NOx的生成量较少，随着温度的升高，NOx的生成量按指数规律增加，当温度足够高时热力型NOx可达20%。循环流化床锅炉炉膛温度850～950℃，因此热力型NOx含量很小,一般占NOx总排放10%以下。一、氮氧化物的生成机理2、快速型NOx

1971年费尼莫尔(Fenimore)通过实验发现，碳氢燃料燃烧时产生的碳氢离子团（CH）和空气中的N2反应生成氰化氢（HCN）和N,再进一步与氧气以极快的速度生成NOx，其形成时间只需要60ms，起名为“快速”NO。此反应称费尼莫尔的反应机理。CH十N2＝HCN十NN十O2＝NO十O快速型NOx的生成对温度依赖性很弱。在燃煤锅炉中，其生成量较小，一般所占比例不到5％。一、氮氧化物的生成机理

3、燃料型NOx

燃料型NOx的生成是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反应而生成的NOx，燃煤电厂锅炉中产生的NOx中大约75%～90%。因此燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生NOx的主要途径。研究燃料型NOx的生成和破坏机理，对于控制燃烧过程中NOx的生成和排放，具有重要的意义。在燃料进入炉膛被加热后，燃料中的氮有机化合物首先被热分解成氰（HCN），氨（NH4）等中间产物，它们随挥发份一起从燃料中析出，被称为挥发分N。挥发分N析出后仍残留在燃料中的氮化合物，称为焦炭N。一、氮氧化物的生成机理

3、燃料型NOx在一般情况下，燃料型NOx的主要来源是挥发份N，其余为焦炭N所形成。

总体来讲，挥发分N占NOx生成量的60%～80%；焦炭N占NOx生成量的40%～20%；

燃煤挥发分越高，NOx生成越多燃煤含氮量越高，NOx生成越多各煤种挥发分对比煤

种Vd逸出温度（℃）着火温度（℃）褐

煤>40130~170250~450烟

煤20~40170~320400~500贫煤10~20370~390600~700无烟煤<10380~400>700二、低氮燃烧的必要性1、环保的要求。2、公司降低生产成本的需要。污染物国家标准重点区域超低排放粉尘302010SO2新建100现有2005035NOx10010050江苏省环保要求电耗↘

氨水耗量↘石灰石粉耗量↘

三、低氮的控制措施

控制NOx排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类：一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx生成量，属于事前控制，例如低氮燃烧调整。二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除，属于事后控制，例如SNCR、SCR。四、低氮燃烧的调整技术1、降床温。2、降过剩空气系数。3、降一次风，空气分级燃烧。4、降床压降。四、低氮燃烧的调整技术1、降床温：燃煤中的挥发分氮在高温环境中的化学活性很高，迅速分解为NH3、HCN等小分子化合物，并在O2存在条件下，被氧化为N2、NO、N2O等。另外，焦炭氮也会被氧化生成NO。四、低氮燃烧的调整技术2、降过剩空气系数：

过剩空气系数α是指实际燃烧空气量与理论燃烧空气量的比值。

其中：21%为氧气在环境空气中的含量，O2为烟气中氧气的实测值。四、低氮燃烧的调整技术2、降过剩空气系数：举例：锅炉运行时O2实测值为4%，则计算出的过剩空气系数

2、降过剩空气系数：过剩空气系数对燃料型NOx、热力型NOx及快速型NOx均有影响，但影响的趋势不同，当α开始增加时，热力NOx和燃料NOx都增加，当超过1.1时热力NOx减少，燃料NOx继续增加，总的NOx随α的增加而增加。四、低氮燃烧的调整技术2.2低氧燃烧技术2、降过剩空气系数：四、低氮燃烧的调整技术氧量对NOx的影响式中C：折算后的锅炉大气污染物排放浓度，（mg/m3）；

C’：实测的锅炉大气污染物排放浓度，（mg/m3）；

O2：基准含氧量，%；

O’2：实测含氧量，%。锅炉类型基准含氧量（O2）/%发电锅炉燃煤6燃气、燃油3＇＇实测的锅炉氮氧化物排放浓度按以下公式下折算为基准含氧量排放浓度。四、低氮燃烧的调整技术2、降过剩空气系数：’’其中22.4为常数（标准状态下气体的摩尔体积）SO2分子量：64NOX分子量：46NH3分子量：17例：NH3体积浓度2.4ppm NH3质量浓度=2.4*17/22.4=1.82mg/m3

质量浓度（mg/m3）=体积浓度(ppm)*物质分子量/22.4

体积浓度(ppm)=

质量浓度（mg/m3）*22.4/物质分子量四、低氮燃烧的调整技术3、降一次风:减小一次风使密相区为还原性气氛，抑制NOx生成；密相区流化风速减小，气体及煤颗粒停留时间增加，抑制NOx生成。同时提高二次风，增强二次风穿透能力，加强稀相区的气固混合,降低飞灰含碳量。一次风降低到40%左右，二次风增加到60%左右。四、低氮燃烧的调整技术3、降一次风，空气分级燃烧：富燃料区富氧区四、低氮燃烧的调整技术4、降床压降:CFB锅炉具有宽筛分的给煤粒径，一般在0～10mm，因此炉膛内床料也具有较宽的粒径分布。根据流态化理论，炉膛内流态可视为不同粒径颗粒流态的叠加，由无法参与循环的粗大颗粒在炉膛底部形成的鼓泡床流动以及参与外循环的细颗粒构成的快速床流动组成。四、低氮燃烧的调整技术4、降床压降:因此，CFB锅炉的床料可定性分为两类，即参与外部循环的有效床料和无法参与循环的无效床料。有效床料量决定了炉膛内和循环回路中的燃烧分配和受热面布置，是CFB锅炉满负荷运行的必要条件；而作为无效床料的粗颗粒，对传热贡献很小，且加剧了底部受热面的磨损，也增大了风机功耗。四、低氮燃烧的调整技术4、降床压降:清华大学经过长期深入的研究，发现CFB锅炉床内流态的选定对床压降、炉膛上部燃烧速度和磨损有直接影响，提出了CFB锅炉流态重构的理论。流态重构循环流化床技术是通过提高床料质量，优化降低床压降实现的。

四、低氮燃烧的调整技术4、降床压降:

维持炉膛上部快速流化状态，保证传热性能；降低二次风区域物料浓度，增强二次风穿透扰动效果，改善燃烧效率，降低机组煤耗，减轻炉膛下部浓相区特别是防磨层与膜式壁交界处的磨损，提高锅炉机组效率，同时降低NOx。五、低氮燃烧的改造技术1、提高二次风比例，优化二次风喷口。2、减少一次风、减少布风板面积，优化风帽

结构。3、优化锅炉分离器、提高分离效率。4、烟气再循环。5、优化输煤系统，降低燃煤粒径。6、加装SNCR、SCR脱硝系统。五、低氮燃烧的改造技术1、提高二次风比例、优化二次风喷口。

五、低氮燃烧的改造技术2、减少一次风、减少布风板面积，优化

风帽结构。五、低氮燃烧的改造技术3、优化锅炉分离器，提高分离效率。五、低氮燃烧的改造技术3、优化锅炉分离器，提高分离效率。五、低氮燃烧的改造技术4