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高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用本次匯報(bào)主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的特點(diǎn)上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)背景氮氧化物(NOx)是燃煤電廠煙氣排放三大有害物(SO2,NOx及總懸浮顆粒物)之一燃煤電廠是NOx排放的最大來(lái)源《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)對(duì)火電廠的NOx排放提出了更高的要求國(guó)家環(huán)境保護(hù)部文件《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》提出低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)
煙氣中的NOx,NO占90%以上,NO2占5%-10%,產(chǎn)生機(jī)理一般分為如下三種:(a)熱力型,占~15%
燃燒時(shí),空氣中氮在高溫下氧化產(chǎn)生的。當(dāng)T<1500℃時(shí),NO的生成量很少,而當(dāng)T>1500℃時(shí),T每增加100℃,反應(yīng)速率增大6-7倍。(b)快速型,占~5%
燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH等反應(yīng)生成的NOx。NOx生成機(jī)理NOx的生成機(jī)理(c)燃料型NOx,占~80%燃料型NOx主要是燃料中的N元素和空氣中的O2反應(yīng),生成的NOx。燃料燃燒時(shí),燃料中的N釋放出來(lái),首先形成HCN/NHi等中間產(chǎn)物,中間產(chǎn)物根據(jù)氣氛不同,按下列反應(yīng)生成NO或N2本次匯報(bào)主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的特點(diǎn)上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用上鍋低NOx煤粉燃燒技術(shù)發(fā)展階段技術(shù)描述開發(fā)時(shí)間第1代對(duì)沖同心正反切圓燃燒系統(tǒng)1987年第2代引進(jìn)型低NOx切向燃燒系統(tǒng)LNCFS2003年第3代高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)低NOx燃燒系統(tǒng)2009年第1代同心切圓燃燒系統(tǒng)吳涇600MW亞臨界鍋爐全燒神混煤,240~600MW,NOx排放308~514mg/m3(O2=6%)第2代引進(jìn)型低NOx切向燃燒系統(tǒng)LNCFS第2代引進(jìn)型低NOx切向燃燒系統(tǒng)第2代低NOx切向燃燒系統(tǒng)的部分業(yè)績(jī)電廠名稱容量等級(jí)煤種負(fù)荷狀態(tài)NOx排放(O2=6%)測(cè)試日期外高橋#7爐1000MW超超臨界神華煤1000MW220mg/m32008.07陽(yáng)西#1600MW超臨界神華煤600MW190mg/m32010.05可門#1600MW超臨界神華煤600MW180mg/m32007.09珠海#3600MW超臨界神華煤600MW183mg/m32008.12樂(lè)清#1600MW超臨界神華煤600MW200mg/m32008.11黃驊#3600MW超臨界神華煤600MW170mg/m32009.06已用于國(guó)華集團(tuán)多臺(tái)600MW機(jī)組低氮燃燒器改造項(xiàng)目NOx最低可達(dá)110~130mg/Nm3第3代高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)低NOx燃燒系統(tǒng)三代低NOx燃燒技術(shù)一脈相承第1代第2代第3代本次匯報(bào)主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的特點(diǎn)上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)研發(fā)歷程2009~20102010~20112010~20112010~2011機(jī)理研究(30KW一維爐)中試研究(3MW煤燃燒實(shí)驗(yàn)平臺(tái))數(shù)值計(jì)算(高性能計(jì)算機(jī))新型低氮燃燒器設(shè)計(jì)30KW一維爐低NOx燃燒機(jī)理研究
該平臺(tái)是我國(guó)規(guī)模最大的兆瓦級(jí)多功能煤燃燒熱態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之一,可用于研究不同煤種的煤粉燃燒特性及燃煤大氣污染物排放特性。該項(xiàng)目以解決低NOx燃燒問(wèn)題為主,可為低NOx燃燒研究提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持先進(jìn)科研試驗(yàn)平臺(tái)----3MW多功能煤燃燒熱態(tài)試驗(yàn)平臺(tái)3MW多功能煤粉熱態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)數(shù)值計(jì)算研究-爐膛燃燒數(shù)值計(jì)算研究-燃燼風(fēng)道自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)序號(hào)年份名稱專利類型專利號(hào)12009一種多級(jí)燃盡風(fēng)布置方式發(fā)明ZL200910201413.522008多級(jí)還原風(fēng)控制大容量燃煤鍋爐NOx排放的方法發(fā)明ZL200810032736.132009一種低氮氧化物排放煤粉切向燃燒裝置發(fā)明200910054141.042008一種可自動(dòng)調(diào)節(jié)著火點(diǎn)的快速著火煤粉噴嘴實(shí)用新型ZL200820155885.252009一種燃燒器二次風(fēng)擋板開度指示裝置實(shí)用新型ZL200920073189.162009一種燃燒器風(fēng)箱擴(kuò)流裝置實(shí)用新型ZL200920073187.272009一種燃燒器間隙密封裝置實(shí)用新型ZL200920073186.882009一種高位燃盡風(fēng)噴嘴實(shí)用新型ZL200920073193.892009一種燃燒器風(fēng)箱導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)實(shí)用新型ZL200920073188.7102008一種燃燒器小風(fēng)箱實(shí)用新型ZL200820208590.7112008一種快速著火煤粉噴嘴實(shí)用新型ZL200820208588.X上鍋技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平2012年5月8日,全國(guó)電力技術(shù)市場(chǎng)協(xié)會(huì)和電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院在北京共同組織召開了上海鍋爐廠有限公司開發(fā)的“高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)”成果鑒定會(huì)鑒定委員會(huì)認(rèn)為上海鍋爐廠有限公司自主研發(fā)的“高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)”達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,一致同意通過(guò)該技術(shù)成果鑒定。本次匯報(bào)主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的特點(diǎn)上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)技術(shù)介紹主要表現(xiàn)為建立早期穩(wěn)定著火和空氣分段燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)NOx排放值得大幅降低。同過(guò)高位燃燼風(fēng)、低位燃燼風(fēng)兩段式空氣分級(jí)將爐膛劃分為四個(gè)區(qū)域:主燃區(qū)還原區(qū) 燃盡區(qū)Ⅰ燃盡區(qū)Ⅱ高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)技術(shù)介紹各功能區(qū)分析:(1)主燃區(qū):煤粉燃燒的主要區(qū)域,整個(gè)爐膛的大部分熱量在該區(qū)被釋放出來(lái),煤粉在主燃區(qū)著火、燃燒,釋放出煤粉中大部分氮元素,生成NOx及HCN/NHi等中間產(chǎn)物(2)還原區(qū):主燃燒器上部到低位燃燼風(fēng)之間的區(qū)域,主燃區(qū)生成的NOx與HCN/NHi等中間產(chǎn)物發(fā)生還原(3)燃盡區(qū)Ⅰ:部分燃盡風(fēng)噴射進(jìn)入爐膛,促進(jìn)煤粉的進(jìn)一步燃燒,同時(shí)保持該區(qū)域還原性氣氛,抑制并還原該區(qū)域NOx(4)燃盡區(qū)Ⅱ:剩余的燃盡風(fēng)噴入爐膛,并在該區(qū)造成富氧狀態(tài),以促進(jìn)所有剩余煤粉的燃盡技術(shù)特點(diǎn)——燃燼風(fēng)系統(tǒng)提高燃盡風(fēng)的穿透深度和擾動(dòng),在燃燒后期提高風(fēng)粉混合速度,在降低NOx排放的同時(shí)提高燃燒效率采用兩段分離燃盡風(fēng),保證爐內(nèi)空氣分布的最優(yōu)化,降低NOx排放提高了空氣分級(jí)燃燒對(duì)煤種的適應(yīng)性燃燼風(fēng)水平擺動(dòng)作為調(diào)整煙溫偏差的有效手段;燃燼風(fēng)上下擺動(dòng),可控制燃燒中心,調(diào)整爐膛出口煙溫技術(shù)特點(diǎn)——預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴(CFS)設(shè)計(jì)水平方向推遲一次風(fēng)煤粉與二次風(fēng)的混合,降低NOx生成風(fēng)包粉,減少灰渣在水冷壁上的沉積在四周水冷壁形成富氧區(qū),提高灰熔點(diǎn)溫度,減輕結(jié)渣,并降低高溫腐蝕傾向爐膛結(jié)渣的控制提高了下部爐膛的吸熱量,降低了爐膛出口煙氣溫度,減輕了上部爐膛的結(jié)渣技術(shù)特點(diǎn)——優(yōu)異的低負(fù)荷NOx排放性能采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)的二次風(fēng)門檔板,減少漏風(fēng)采用更高等級(jí)的一、二次風(fēng)噴嘴材料,配合安裝測(cè)量噴嘴端部溫度的熱電偶,保護(hù)噴嘴優(yōu)化分離燃盡風(fēng)風(fēng)道設(shè)計(jì),保證SOFA風(fēng)箱風(fēng)壓本次匯報(bào)主要內(nèi)容技術(shù)背景上海鍋爐廠低氮燃燒技術(shù)發(fā)展歷史高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)研發(fā)歷程上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的特點(diǎn)上鍋高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用部分高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)技術(shù)應(yīng)用業(yè)績(jī)電廠名稱機(jī)組容量(MW)鍋爐編號(hào)煤質(zhì)NOx排放(mg/m3)石洞口電廠3001-4煙煤230北侖電廠6001煙煤280吳涇電廠6007、8煙煤180臺(tái)山電廠6001、2、4煙煤110~120渭河電廠3004煙、貧混煤347貧煤532定洲電廠6002煙煤高負(fù)荷:110全負(fù)荷:13030上鍋低氮燃燒技術(shù)在臺(tái)山2號(hào)爐上的應(yīng)用
(1)神混1(2)神混1+20%石炭NOx生成量改造實(shí)測(cè)值與目標(biāo)值的比較
31改造后燃燒效率仍較高燃用設(shè)計(jì)煤種,600MW、450MW、330MW以及270MW負(fù)荷鍋爐效率修正后分別94.11%、94.35%、93.86%以及92.25%,均高于設(shè)計(jì)保證值與改前測(cè)試值燃用常用煤種,600MW與450MW負(fù)荷鍋爐效率修正后分別為94.06%與94.19%,均高于設(shè)計(jì)保證值與改前測(cè)試值。32改造后結(jié)渣情況燃用神混1時(shí),前墻中部分隔屏下部有少量渣塊堆積,屏中、上部以及其余各屏壁面僅有零星掛渣,管壁清晰可見(jiàn);燃用80%神混1+20%石炭煤時(shí),前墻分隔屏各屏壁面僅有零星掛渣,管壁清晰可見(jiàn)。鍋爐尾部受熱面基本干凈、無(wú)明顯積灰與掛渣。爐內(nèi)燃燒器區(qū)域水冷壁面粘附少量熔渣,未發(fā)現(xiàn)大型渣塊。爐內(nèi)落渣大多為粘結(jié)強(qiáng)度很低的多孔性疏松渣,渣塊附著在管壁上的一面為未熔融的粘聚狀渣,稍有擾動(dòng)就極易松動(dòng)脫落,鍋爐吹灰期間蒸汽溫度波動(dòng)較大。33改造后結(jié)渣情況屏再管壁基本無(wú)結(jié)渣
上鍋低氮改造技術(shù)在渭河4號(hào)爐上的應(yīng)用項(xiàng)目符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤種校核煤種Ⅰ校核煤種Ⅱ貧:煙=1:1全貧煤全煙煤水份Mt(Mar)%8.816.02511.6揮發(fā)份Vdaf%29.2623.9734.54灰份Aar%28.5733.3323.81碳Car%51.750.8452.56氫Har%3.062.883.24氧Oar%5.573.997.15氮Nar%0.610.670.55硫Sar%1.672.241.1低位發(fā)熱量OdwMJ/kg19.4119.1019.71煤粉細(xì)度R90%18-2218-
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