低NOx改造方案中煤粉再燃风喷口位置的选择

针对国内某热电公司410 t/h四角切圆燃烧锅炉,基于CFD软件平台,采用常规煤粉做再燃燃料,在额定负荷下分别对原有方案和4种不同再燃风喷口位置的改造方案的炉内燃烧及污染物生成进行数值模拟,选择出最优方案实施改造。结果表明,再燃改造燃烧器区间增大,燃烧器区域容积热负荷qv降低,可以有效降低炉膛最高温度,从而抑制热力型NOx的生成。主燃区低氧燃烧可以抑制NOx的生成,使得进入再燃区具有较低的NOx浓度,还原效果更好。再燃风喷口位置越低,受主燃区的干扰越大,还原效果差;再燃风喷口位置越高,停留时间短,还原效果也差,同时炉膛出口烟温越高,飞灰含碳量也越高;选择合适的再燃风喷口位置,可以取得较好的还原效果。通过采用主燃区低氧燃烧,选择合适的再燃风喷口位置,以及燃尽风的作用,使得改造脱硝率达到47.66%,而且锅炉各参数运行稳定,同时锅炉热效率也略有增加,因此对于灰分较低的易燃尽烟煤来说,实施常规煤粉再燃改造可以获得比较满意的效果。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。     

煤粉再燃过程中飞灰含碳量的影响因素分析

针对一台410t/h煤粉锅炉设计了再燃实施方案,提出煤粉颗粒群变氧浓度燃尽计算方法,计算分析再燃燃料比例、配风情况、再燃煤粉细度对煤粉炉内燃烧过程和飞灰含碳量的作用影响规律。结果表明,再燃实施方案设计合理,与现运行相比飞灰含碳量增加1.04%。为保证煤粉的燃尽度,燃尽区高度应大于7m,为煤粉提供大于1s的燃烧时间。主燃区过量空气系数、再燃区过量空气系数和再燃燃料比例在小范围内变化虽然影响到颗粒的燃烧放热过程,但对飞灰含碳量的影响不大。飞灰含碳量随燃尽区过量空气减少呈非线性显著增加,随再燃煤粉细度增加呈指数函数关系减少。再燃粉越细,飞灰含碳量随细度增加而降低越慢。     

切圆锅炉空气分级NO_x生成特性空间分布研究

针对某电厂NOx排放过高的问题,通过对NOx的形成机制以及煤质分析,运用CFD软件模拟锅炉炉内燃烧状况,采用空间分布法分析600MW锅炉深度空气分级燃烧下NOx的生成特性。计算结果表明,空间分布法能够详细的说明NOx生成特性;燃烧器喷口附近区域NOx的生成与还原最为剧烈;挥发分析出速率与焦炭燃尽速率对HCN生成有着重要的影响;HCN与一、二风的混合程度影响了主燃区燃烧器喷口下游燃料型NOx反应速率;燃料型NOx生成速率明显大于热力型NOx生成速率,控制NOx的产生最主要是控制燃料型NOx的生成与还原。分离燃尽风(separated over fired air,SOFA)投入使得主燃烧器区域缺氧程度严重,主燃区NOx整体浓度较低,后期未完全燃烧物质的补燃影响了出口截面NOx浓度;采用SOFA分级能够在保障NOx得到还原的前提下,进一步促进焦炭的燃尽,降低出口烟温和飞灰含碳量。     

燃尽风与水平浓淡煤粉燃烧器联合应用对NOx生成特性影响

针对燃烧器采用四角切圆矩形炉膛布置方式的某燃用烟煤220 t/h锅炉，在主燃烧区域通过采用水平浓淡燃烧器、在三次风上层加装高位燃尽风喷口(SOFA)，采取燃料水平分级与空气垂直分级结合的方式进行改造，降低氮氧化物(NOx)排放水平。研究了SOFA对锅炉NOx排放和飞灰可燃物的影响规律。试验结果表明，当采用合理的燃尽风布置，煤粉由上层一次风喷口至OFA喷口间的流动时间保持在0.32 s左右时，采用合理的二次风配风调节方式，主燃烧器区域过量空气系数控制在0.85时，机组NOx排放量可降低到450 mg/m3以下。同时，对飞灰含碳量影响较小，保持在1.6%~2%之间，有效避免了过热器超温问题。     

超细煤粉再燃的模拟计算与试验研究

超细煤粉再燃技术脱氮效率高而运行费用低，是最行之有效的低NOx燃烧技术之一。通过模拟计算与试验方法，对一维热态煤粉炉内煤粉再燃，再燃区温度、过量空气系数、再燃燃料喷射速度和再燃燃料粒度对NOx还原率的影响规律进行了研究。研究结果表明：最佳再燃区温度为1200℃：最佳再燃区过量空气系数为0．9左右；再燃燃料喷射速度越高，NOx还原率越高；再燃燃料越细，对NOx的还原作用越强，最佳再燃燃料粒度为20μm。与常规煤粉再燃相比，以超细煤粉作为再燃燃料，不仅对燃烧效率影响较小，而且对NOx的还原效率也明显提高。     

通过再燃降低炉膛NO_x技术中再燃燃料制备问题探讨

燃料再燃是降低NOx的一项新技术。其原理是炉膛内已经生成的NOx遇到CHi、未完全燃烧产物CO、C和未完全燃烧中间产物HCN、CNNHi基团时，会被还原为N2。再燃技术实施时，一般将炉膛分为3个燃烧区域：主燃烧区、再燃区和燃尽区。80％左右的燃料进入主燃烧区，在过量空气系数人于1条件下燃烧，生成一定量的NOx。其余20％左右的燃料作为再燃燃料送入再燃区。     

200MW四角切圆燃烧锅炉改造工况数值模拟

煤粉再燃是降低NOx排放的一项新技术。利用CFD软件平台，采用数值模拟方法对某电厂200MW四角切圆燃烧锅炉改造前后炉内燃烧状况进行研究。改造方案1采用空气分级，方案2在1基础上，增加细粉再燃。计算结果表明：改造后在最上面一层一次风喷口的高度区域，温度骤然下降，而CO浓度很高，形成一个相对低氧，低温的还原性气氛区域。再燃降低NOx48．9％左右。改造后煤粉燃尽率下降且燃尽所需时间也增加，降低了电厂的经济性。煤粉颗粒在炉内运动具有很大随机性，停留时间差异很大。平均而言，煤粉喷入高度越高，停留时间也越短。     

影响水煤浆再燃效果的主要因素研究

为了研究使用水煤浆作为再燃燃料在大型电站锅炉上的再燃脱硝效果和影响因素，在1台新建的670t/h的水煤浆锅炉上进行了再燃燃料量比在12.5%~25%、主燃区过量空气系数a1在0.92~1.34、再燃区过量空气系数a2在0.91~1.04之间变化的低NOx燃烧调整试验，分析了再燃燃料量比、再燃区过量空气系数、主燃区过量空气系数、再燃区温度、烟气在再燃区停留时间和混合状况对脱硝率的影响。试验结果显示，相对于均等配风时锅炉的NOx排放量788mg/m3，水煤浆再燃能够有效地降低NOx的排放量，脱硝效果最高可以达到42.5%，说明大型电站锅炉上采用水煤浆再燃是一种有前景的脱硝方法，同时通过试验确定了再燃过量空气系数为0.95时的最佳再燃燃料比为16%，再燃燃料比为25%时，在实验工况范围内，最佳再燃区过量空气系数为0.91。     

300 MW 机组切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造

针对某电厂300 MW机组锅炉NOx排放浓度较高问题,采取采用低NOx煤粉燃烧器、设置合理的分离燃尽风、改进三次风燃烧器及紧凑式燃尽风(OFA)喷口、预置水平偏角的辅助风喷口(CFS)等措施对其进行了低氮燃烧改造。改造后在减温水量无明显增加的情况下,过热、再热蒸汽温度保持稳定,同样过量空气系数下,NOx排放浓度降低30%左右,锅炉飞灰可燃物、炉渣可燃物均有不同程度的降低,锅炉燃烧效率有所提高。     

降低300MW贫煤锅炉NOX排放的试验研究

煤粉锅炉中影响NOx生成的因素非常复杂，主要包括煤种、炉膛形状、燃烧器结构，过剩空气系数，顶部燃尽风（OFA）及共喷嘴摆角大小、燃料风（周界风）以及在各层煤粉量分配等对NOx的影响。该文针对湘潭电厂300MW锅炉进行NOx排放特性的现场试验，找到了适合该锅炉满足高效低NOx排放的最佳运行工况，另外对三次风管进行改造。结果表明NOx排放可降至760mg/m^3，即比原来降低20%左右，燃烧效率维持原有的较高水平。     

Studying the Aerodynamics of the TPP-210A Boiler Furnace When It Is Shifted to Operate with Dry-Ash Removal and Vortex Fuel Combustion

To reduce the amount of nitrogen oxide emissions and achieve more reliable operation of the TPP-210A boiler, a process arrangement for firing Grade TR Kuznetsk coal that involves using straight-flow burners and shifting the boiler from slag-tap to dry-ash removal is developed. Owing to a large burner downward slope angle and special arrangement of burners and nozzles, four large vertical vortices rotating in opposite directions are produced in the furnace lower part, as a result of which the combustion products dwell for a longer period of time in the burning zone and more complete fuel combustion is achieved. For verifying the operability and efficiency of the proposed combustion arrangement, investigations on a boiler furnace physical model were carried out using a technique for visualizing fuel jets and secondary and tertiary overfire air jets. The fuel jet temperature boundaries in the course of jet propagation in the furnace model are also determined. The study results have shown that staged fuel combustion will be set up with using the proposed arrangement of burners and nozzles. In addition, large vertical vortices produced in the furnace lower part will help to achieve more efficient use of the dry bottom hopper heating surfaces, due to which lower coal combustion product temperature in the furnace upper part and smaller content of combustible products in fly ash will be obtained. Owing to low values of air excess factor at the pulverized coal burner outlet and gradual admission of air into the vortex zone through a few nozzles with intense inner recirculation of combustion products to the jet initial section, staged combustion of pulverized coal and low nitrogen oxide emissions will be secured. Owing to expansion of fuel jets, a rapid growth of mass in the fuel jet is achieved, which is obtained both due to ejection of the jet itself and due to forced admission of hot fuel gases from other jets. Investigations carried out on the physical model have confirmed that the proposed combustion arrangement features high efficiency and that a low content of nitrogen oxides in flue gases is obtained.     

水煤浆再燃降低锅炉NOx排放的实验研究

为明确锅炉采用水煤浆再燃技术时的整体NOx控制效果和影响因素,利用神华煤,在0.25 MW沉降炉上,分别以煤粉和水煤浆为再燃燃料,进行了再燃NOx控制实验。结果显示,水煤浆再燃时的脱硝效果优于煤粉;一定范围内,较高的再燃比有利于锅炉整体再燃脱硝;锅炉主燃区宜采用氧化性氛围,此时该处的过量空气系数与脱硝效果呈现二次曲线关系;水煤浆再燃脱硝率与再燃区过量空气系数成反比。实验证实,水煤浆是一种较优的再燃燃料,可被广泛应用,以实现对工业炉NOx排放的有效控制。     

常规煤粉再燃技术在电站锅炉上的应用

在一台HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉上进行了常规煤粉再燃技术示范,研究了常规煤粉再燃技术的NOx脱除效果,分析了技术实施对锅炉效率、炉膛温度、结渣等的影响。满负荷下,采用常规煤粉再燃技术后,锅炉NOx排放降低到了268 mg/m3(标准状态),NOx脱除率达到了51%。低负荷下NOx脱除率更高,可达到57%。采用常规煤粉再燃技术后,锅炉蒸汽参数和减温水量正常,锅炉飞灰含碳量为2.33%,对锅炉效率和飞灰的资源化利用影响很小。由于采用低氧运行方式,锅炉效率有所升高。满负荷时炉内主燃区温度较改造前升高,这有利于稳定燃烧;再燃喷口以上区域炉膛温度改造前后基本不变。再燃技术不会影响锅炉的低负荷稳燃能力。由于采取了一系列防结焦措施,技术改造没有给锅炉带来结焦问题。     

Efficiency of using direct-flow burners and nozzles in implementation of dry-bottom ash removal at the TPP-210A boiler furnace

In reconstruction of operating pulverized coal-fired boilers, one of the main factors is the choice of a method for slag removal: dry bottom ash removal (DBAR) or slag-tap removal (STR). In this case, ecological and economic aspects should be taken into account, and also the early ignition of pulverized coal fuel, the reliability of operation of the furnace walls in the mode without slagging, and the stability of slag removal should be provided. In this work, issues of changeover of the pulverized coal-fired boilers of the TPP-210A type from the STR mode to the DBAR mode are considered. As of today, the main problems during the operation of these boilers are the high emissions of nitrogen oxides together with flue gases into the atmosphere and the appropriated payoffs, a small range of loads available, the necessity of stabilization of the pulverizedcoal flame sustainability by using the highly reactive fuel, large mechanical fuel underburning, etc. Results of studying aerodynamics of a furnace with DBAR obtained in the process of physical simulation are given; technical solutions and preliminary design (configuration of burners and nozzles in the boiler furnace, conceptual design of the pulverized coal burner, configuration of TPP-210A boiler with the low heat liberation of furnace cross-section and volumetric heat release) are set forth, which are associated with the optimization of aerodynamics of furnace volume, when the direct-flow burners and nozzles are used, and with organization of the efficient staged combustion of solid fuel. Two versions of possible modernization of a boiler unit are considered. Under conditions of the planned increase in the steam production capacity, the most promising measures are as follows: the DBAR implementation with reducing heat releases of the cross-section and volume of the furnace approximately by half, the installation of the direct-flow burners and nozzles with injection of recirculation gases into the active combustion zone by bleeding them from the turning chamber.     

大型循环流化床锅炉的燃烧优化设计

介绍了循环流化床(CFB)锅炉的燃烧形式,细颗粒燃料在CFB中的燃烧特性和存在问题。为了改善细颗粒燃料在CFB中的燃烧环境,提出热风送粉方式对其进行加热和混合,通过燃烧器预燃后送入炉膛燃烧的方案。通过这种方式,部分改善了细颗粒燃料的缺氧燃烧情况,实现了对炉膛内氧量分布的优化;并通过部分细颗粒燃料的预燃烧,提高了炉膛下部温度,促进燃料燃烧,抑制难燃燃料的后燃问题。     

煤质下降对炉内燃烧稳定性的影响及解决措施

分析了燃煤质量下降对电站燃煤锅炉炉内火焰温度水平、燃烧器出口区域火焰温度水平及入炉煤量、风量、燃烧器出口煤粉气流速度的影响,进而对煤粉气流着火过程和炉内燃烧稳定性的影响。对此,提出了采用切圆燃烧锅炉卫燃带背火侧分块布置和PCSB煤粉燃烧器等措施,这些措施对于燃用低挥发分难燃煤种锅炉效果极为显著。     

再燃技术研究现状及其在流化床中的应用前景

燃料再燃技术应用于循环化床锅炉燃烧,可以达到控制和降低N2O、NOx的排放目的,以及回收有用能源和减少废弃物堆放污染。研究燃料再燃技术,可寻求再燃燃料在循环流化床锅炉中的合适燃烧湿度、过量空气系数,以及投放位置、投放量和混合状况等,旨在提高燃料再燃技术的总体水平。