1000MW超超临界锅炉低氮燃烧器技术特性研究及设备优化探讨.ppt

1000MW超超临界锅炉低氮燃烧器技术特性研究及设备优化探讨上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司* *上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容 技术背景 上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史 低氮燃烧技术在调试实践中的特性 深度控制NOx目标下设备优化探讨 上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司技术背景 氮氧化物（NOx）是燃煤电厂烟气排放三大有害物（SO2，NOx及总悬浮颗粒物）之一 燃煤电厂是NOx排放的最大来源 火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）对火电厂的NOx排放提出了更高的要求 国家环境保护部文件火电厂氮氧化物防治技术政策提出低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术上海锅炉厂有限公司 烟气中的NOx，NO占90%以上，NO2占5%-10%，产生机理一般分为如下三种：(a) 热力型 ，占15% 燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生的当T1500时,T每增加100,反应速率增大6-7倍b)快速型 ，占5% 燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOxNOx生成机理上海锅炉厂有限公司NOx的生成机理(c)燃料型NOx，占80%燃料型NOx主要是燃料中的N元素和空气中的O2反应，生成的NOx。

燃料燃烧时，燃料中的N释放出来，首先形成HCN/NHi等中间产物，中间产物根据气氛不同，按下列反应生成NO或N2上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容 技术背景 上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史 低氮燃烧技术在调试实践中的特性 深度控制NOx目标下设备优化探讨 上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司上锅低NOx煤粉燃烧技术发展阶段技术描述开发时间第1代对冲同心正反切圆燃烧系统1987年第2代引进型低NOx切向燃烧系统LNCFS2003年第3代高级复合空气分级低NOx燃烧系统2009年上海锅炉厂有限公司第1代同心切圆燃烧系统上海锅炉厂有限公司吴泾600MW亚临界锅炉全烧神混煤，240600MW，NOx排放308514mg/m3 (O2=6%)上海锅炉厂有限公司第2代引进型低NOx切向燃烧系统LNCFS上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司第2代引进型低NOx切向燃烧系统上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司第2代低NOx切向燃烧系统的部分业绩 电厂名称容量等级煤种负荷状态NOx排放（O2=6%）测试日期外高桥#7炉1000MW超超临界神华煤1000MW220mg/m32008.07阳西#1600MW超临界神华煤600MW190mg/m32010.05可门#1600MW超临界神华煤600MW180mg/m32007.09珠海#3600MW超临界神华煤600MW183mg/m32008.12乐清#1600MW超临界神华煤600MW200mg/m32008.11黄骅#3600MW超临界神华煤600MW170mg/m32009.06上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司已用于国华集团多台600MW机组低氮燃烧器改造项目NOx最低可达100mg/Nm3第3代高级复合空气分级低NOx燃烧系统上海锅炉厂有限公司三代低NOx燃烧技术一脉相承第1代第2代第3代上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容 技术背景 上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史 低氮燃烧技术在调试实践中的特性 深度控制NOx目标下设备优化探讨 上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性p NOx与O2的关系 降低NOx主要靠低氧分级燃烧，氧量影响氮氧化物生成。

调试特性： 高负荷时过低的降低氧量追求更低NOx效果时，氧量在3%以下，CO、H2S上升幅度较大，而NOx下降幅度较小，存在高温腐蚀的风险 低负荷时，过低的降低氧量追求更低NOx效果 ，个别存在引风机失速的风险 在低负荷时，过低的降低氧量会影响再热汽温，寻求NOx和O2的最佳关系上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性p NOx排放与SOFA风的关系 在运行氧量不变的情况下，开大SOFA风风门开度可有效降低主燃烧器区域的运行氧量，达到降低NOx的目标对于烟煤来讲，主燃烧器区域的过量空气系数控制在0.70.8左右，是比较合理的数值 调试特性： 高负荷时由于炉膛温度较高，煤粉的燃尽性能较好以及SOFA风门开大对汽温影响较小，建议可以多开SOFA以获得更低的NOx排放量，降低尾部脱硝的运行成本；低负荷时，由于炉膛温度较低，SOFA风门开过大会降低再热汽温，建议通过调整试验寻求NOx排放与机组经济性的最佳匹配关系上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性p NOx排放与CCOFA风的关系 CCOFA风风量的大小不仅关系到飞灰含碳量的高低，也关系到NOx排放量的高低 调试特性： 高负荷时由于投运的最上层燃烧器与CCOFA喷嘴距离较近，从燃烧高度上来讲，投入大量CCOFA风相当于过早的提高了燃烧区域的过量空气系数，不利于NOx的降低，一般情况下建议开度在20%左右，既不影响喷嘴的安全运行，也能有效降低NOx，同时燃烧效率也得到保证；低负荷时，由于投运的最上燃烧器距离CCOFA喷嘴距离较远，离SOFA距离更远，为了更好的控制NOx、保证燃烧效率，可适当开大CCOFA风，此过程相当于SOFA风两级送入，降低NOx效果更佳。

上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性p NOx与排放与CFS风的关系 CFS风风量的大小也关系到NOx排放量的高低在实践过程中，CFS的投入相当于将主燃烧器区域的燃烧氛围进行了水平分级，进一步强化了分级燃烧的效果，对NOx控制起到促进作用 上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性p NOx与火焰中心和SOFA之间距离的关系 炉膛的火焰中心与SOFA之间的距离越大，煤粉燃烧在还原区停留的时间越长，则NO被还原成N2的比例越高，产生的NOx就越低在高负荷时，下五磨运行较上五磨运行NOx排放量要低几十毫克左右p NOx与一次风量的关系 通常二次风分级送风的比例较设计值偏小，同时一次风比例较设计偏大，导致NOx排放量无法控制在相应设计条件下的最低值试验证明，在二次风比例不能进一步调整的情况下，通过减小一次风量可以进一步降低NOx的排放量一般情况下，每降低一吨一次风量，可降低约一毫克NOx排放量 上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性p NOx与燃料的关系 燃料与NOx排放的关系，主要为燃料的挥发份与氮元素含量有关当燃料为无烟煤时，低氮燃烧器技术可将NOx控制在600800mg/m3的水平；当燃料为贫煤时，低氮燃烧器技术可将NOx控制在400600mg/m3的水平；当燃料为烟煤时，低氮燃烧器技术可将NOx控制在100300mg/m3的水平。

p NOx与煤粉细度的关系 NOx的排放量与煤粉细度的关系，主要为持续降低NOx的过程中，尤其是对NOx排放要求极其严格时，需大幅降低燃烧时的过量空气系数，在此过程中，不利于煤粉的燃尽，需通过降低煤粉细度的方式以保障机组的效率指标 上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性p 燃料或风量过调与NOx和再热汽温的关系 燃烧器改造后分级燃烧造成煤粉燃烧延迟，增大了燃料量在变负荷过程中的过调量稳定负荷期间，再热汽温满足设计要求，NOx也能满足设计要求； 升负荷过程中造成汽温上升较高，降负荷过程中造成汽温降低较多，增大了负荷变化过程中再热汽温的变化区间升负荷过程中由于风煤比的变化造成过量空气系数下降引起NOx下降较多，降负荷过程中由于过量空气系数上升造成NOx升高较多上海锅炉厂有限公司低氮燃烧技术在调试实践中的特性 综合考虑NOx排放控制燃烧调整过程中的各影响因素，其最终手段是在保证锅炉效率影响不大的情况下，确保燃烧过程中的风量分配比例合适、煤粉在燃烧过程中在还原区停留的时间较长，不能只是简单的考虑单方面影响因素的变化；同时，为了保证全负荷段及负荷变化过程中NOx排放均处于较低状态，需要根据燃烧调整试验对二次风控制逻辑进行适当的改进。

上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容 技术背景 上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史 低氮燃烧技术在调试实践中的特性 深度控制NOx目标下设备优化探讨 上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司高级复合空气分级技术介绍主要表现为建立早期稳定着火和空气分段燃烧技术实现NOx排放值得大幅降低同过高位燃烬风、低位燃烬风两段式空气分级将炉膛划分为四个区域：1. 主燃区2. 还原区3. 燃尽区4. 燃尽区上海锅炉厂有限公司高级复合空气分级技术介绍各功能区分析：（1）主燃区：煤粉燃烧的主要区域，整个炉膛的大部分热量在该区被释放出来，煤粉在主燃区着火、燃烧，释放出煤粉中大部分氮元素，生成NOx及HCN/NHi等中间产物（2）还原区：主燃烧器上部到低位燃烬风之间的区域，主燃区生成的NOx与HCN/NHi等中间产物发生还原（3）燃尽区：部分燃尽风喷射进入炉膛，促进煤粉的进一步燃烧，同时保持该区域还原性气氛，抑制并还原该区域NOx（4）燃尽区：剩余的燃尽风喷入炉膛，并在该区造成富氧状态，以促进所有剩余煤粉的燃尽 上海锅炉厂有限公司技术特点燃烬风系统提高燃尽风的穿透深度和扰动，在燃烧后期提高风粉混合速度，在降低NOx排放的同时提高燃烧效率采用两段分离燃尽风，保证炉内空气分布的最优化，降低NOx排放提高了空气分级燃烧对煤种的适应性燃烬风水平摆动作为调整烟温偏差的有效手段；燃烬风上下摆动，可控制燃烧中心，调整炉膛出口烟温上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司技术特点预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）设计 水平方向推迟一次风煤粉与二次风的混合，降低NOx生成 风包粉，减少灰渣在水冷壁上的沉积 在四周水冷壁形成富氧区，提高灰熔点温度，减轻结渣，并降低高温腐蚀倾向 炉膛结渣的控制提高了下部炉膛的吸热量，降低了炉膛出口烟气温度，减轻了上部炉膛的结渣上海锅炉厂有限公司上海锅炉厂有限公司技术特点优异的低负荷NOx排放性能 采用优化结构的二次风门档板，减少漏风 采用更高等级的一、二次风喷嘴材料，配合安装测量喷嘴端部温度的热电偶，保护喷嘴 优化分离燃尽风风道设计，保证SOFA风箱风压上海锅炉厂有限公司本次汇报主要内容 技术背景 上海锅炉厂低氮燃烧技术发展历史 低氮燃烧技术在调试实践中的特性 深度控制NOx目标下设备优化探讨 上锅高级复合空气分级燃烧技术的应用上海锅炉厂有限公司部分高级复合空气分级技术应用业绩电厂名称机组容量（MW）锅炉编号煤质NOx排放（mg/m3)石洞口电厂3001-4烟煤230北仑电厂6001烟煤280吴泾电厂6007、8烟煤180台山电厂6001、2、4烟煤110120渭河电厂3004烟、贫混煤347贫煤500定洲电厂6002神华煤高负荷：110全负荷：130沧东电厂6001神华煤高负荷：100低负荷：100上海锅炉厂有限公司31改造后结渣情况 燃用神混1时，前墙中部分隔屏下部有少量渣块堆积，屏中、上部以及其余各屏壁面仅有零星挂渣，管壁清晰可见；燃用80%神混1+20%石炭煤时，前墙分隔屏各屏壁面仅有零星挂渣，管壁清晰可见。

锅炉尾部受热面基本干净、无明显积灰与挂渣 炉内燃烧器区域水冷壁面粘附少量熔渣，未发现大型渣块 炉内落渣大多为粘结强度很低的多孔性疏松渣，渣块附着在管壁上的一面为未熔融的粘聚状渣，稍有扰动就极易松动脱落，锅炉吹灰期间蒸汽温度波动较大上海锅炉厂有限公司32改造后结渣情况屏再管壁基本无结渣 上海锅炉厂有限公司33低氮燃烧技术在沧东2号炉上最新应用成果上海锅炉厂有限公司。