廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司 510530

我國經(jīng)濟水平在日益提高，人們對環(huán)境的要求也越來越嚴格，低氮燃燒技術(shù)應(yīng)運而生，本文簡單介紹了低氮燃燒技術(shù)的原理及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：燃燒；低氮；原理

時代在不斷發(fā)展，中國漸漸進入到先進技術(shù)的行列，甚至趕超外國的先進技術(shù)，人民群眾逐漸加強的環(huán)保意識，中國開始頒布嚴格的氮氧化物的排放標準相關(guān)規(guī)定，這就對發(fā)電廠提出了要求，怎樣能夠有效的把鍋爐煙氣中的氮氧化物的含量降低。

近年來國內(nèi)新建了很多大型的火力發(fā)電廠，這些電廠的的鍋爐燃料系統(tǒng)中通常采用一些比較先進的氮燃燒技術(shù)來對氮氧化物的排放量降低，然而這些技術(shù)一般都是伴隨著鍋爐的主體設(shè)備采購，同時也有一部分設(shè)備是借鑒國外成熟的技術(shù)。這些國內(nèi)科研院所和電力生產(chǎn)企業(yè)研究開發(fā)的技術(shù)，在低氮燃燒技術(shù)上一般都取得了非常好的效果，并且國內(nèi)的許多鍋爐生產(chǎn)設(shè)備廠家在低氮燃燒系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域也慢慢的從過去完全模仿朝著獨立自主的研發(fā)方向進行發(fā)展，目前在低氮燃燒領(lǐng)域，國內(nèi)主要存在的問題是在獨立知識產(chǎn)權(quán)上缺少相關(guān)產(chǎn)品，因此怎樣完善有關(guān)的技術(shù)，形成成熟技術(shù)，并且把此技術(shù)在實際的生產(chǎn)中運用是將來需要解決的問題。

一、鍋爐氮燃燒產(chǎn)生的原理

在發(fā)電廠中，鍋爐燃燒所產(chǎn)生的氮氧化物當中一般包含有2種成分，一種是NO2，含量大約在5% -10%左右，其它的大多是NO，含量大約在90%，占很大一部分。氮氧化物中的NO在氧氣的作用之下會生成NO2，通常情況下，鍋爐中NO分為下面三種方式：

（1）燃料類型NO

燃料型NO產(chǎn)生方式是以化合物的形式存在于燃料中氮原子，在燃燒鍋爐的過程中被氧化而產(chǎn)生的。其生成溫度通常為600～700攝氏度，化石燃料中的氮一般是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生NOX的最主要來源，一般的燃料類型的NO比較于其他類型的NO更容易生成。一般情況下在鍋爐中的NOX的60% ～80% 是燃料燃燒所形成的，對比空氣，氮更容易生成NO，在實際的生產(chǎn)中根據(jù)燃煤種類不同，燃燒所產(chǎn)生的氣體中的含氮量有所不同。

（2）熱力類型的NO

一般是空氣中的氧氣和氮氣在高溫下所產(chǎn)生的，在鍋爐中通過燃燒NOX生成，而在此類型下，在空氣中對氮轉(zhuǎn)化為氧化物的各種影響因素中，溫度是一個非常大的影響因素，根據(jù)研究表明，當鍋爐中的燃燒溫度在1500攝氏度之上的時候，NO的生成量會成指數(shù)規(guī)律性增加，在高溫下停留的時

間，氧氣濃度大小和NO的形成成正比，假如在高溫下停留的時間減少，氧氣濃度降低的時候就能夠在一定的范圍內(nèi)降低NOX產(chǎn)生的數(shù)量。

（3）快速類型的NO

產(chǎn)生快速類型NO的原理是氮分子在鍋爐內(nèi)火焰邊緣燃燒的過程中快速形成的，一般需要參與碳氫化合物來完成，影響因素同樣為氧氣和鍋爐內(nèi)溫度的含量，在溫度在升高時，其轉(zhuǎn)化率漸漸提高，但實驗發(fā)現(xiàn)，快速類型產(chǎn)生的NO在鍋爐所有的氮氧化物中，其占有的比例不到5%，所以通常情況下可以忽略不做考慮。

二、低氮燃燒技術(shù)主要存在的問題

現(xiàn)今電廠采用的低氮燃燒技術(shù)都存在著一些問題，在該技術(shù)的使用過程中，鍋爐燃燒器區(qū)域內(nèi)的水冷爐壁在高溫的情況下會出現(xiàn)腐蝕，對爐膛會產(chǎn)生爐膛結(jié)成焦塊的現(xiàn)象，燃燒后居高不下的灰渣含碳量是在目前來說在低碳燃燒技術(shù)中存在的一個較大問題。

改進低氮燃燒技術(shù)

通過多年技術(shù)改造，對上述問題采取了一定的措施去解決，例如讓燃燒器迅速點火，利用氮氧化物的形成原理，對氮氧化物的產(chǎn)生量抑制，同時排除多余的空氣，使燃燒區(qū)域內(nèi)部減少結(jié)焦，并減少高溫腐蝕環(huán)境，例如通過鍋爐中高溫腐蝕的原理，在冷卻管管壁里制造出一定量的氧化氣體，或在冷卻管加工的過程中使管壁表面的光滑度能夠得到保證，同時延長管壁表面清潔度的時間，從而達到對高溫腐蝕發(fā)生進度減緩的目的。近幾年來，低氮燃燒技術(shù)在我國獲得了眾多科研機構(gòu)的多年探索，在技術(shù)上有很大創(chuàng)新，在設(shè)計中，不再是對外國技術(shù)簡單仿制，而是在上述的高溫防腐蝕上有不少的創(chuàng)新，另外還有鍋爐的同軸燃燒技術(shù)，預(yù)防煤粉結(jié)成焦塊技術(shù)等，例如在鍋爐的運行過程中對風(fēng)機的吹風(fēng)量加大，使煤粉能夠更加充分的燃燒，包括調(diào)整燃盡風(fēng)，煤粉細膩程度的控制，都能對氮氧化物的排放量有效的降低。

三、氮排放量高的解決辦法

1、采用空氣分級燃燒

為了使在燃燒時排放氣體中氮氧化物有效降低其含量，從燃燒的過程中對問題進行解決，在目前來說，是使用較為廣泛的技術(shù)之一。空氣分級燃燒技術(shù)是把燃燒所需要的空氣進行分級的送入爐內(nèi)，使燃料在爐內(nèi)進行分級分段燃燒。燃燒區(qū)的氧濃度對每種類型NOX的生成都有非常大影響。當超量的空氣系數(shù)α<1，在“貧氧燃燒”的情況時，抑制NOX的生成量有著非常明顯的效果。按照這一原理，把供給燃燒區(qū)的空氣量降低到全部燃燒所需要使用空氣量的70%左右，從而使燃燒區(qū)的氧濃度降低，同時也對燃燒區(qū)的溫度水平降低。因此，第一級燃燒區(qū)的主要作用就是對NOX抑制生成，并推遲燃燒過程。燃燒過程中所需要的其余空氣則是通過燃燒器上的燃燼風(fēng)噴口送入爐膛混合第一級所產(chǎn)生的煙氣，整個燃燒過程完成。

2、采用高效平濃淡煤粉燃燒技術(shù)改造主燃燒器

改造后的一次風(fēng)噴口的風(fēng)速從之前28m /s降低至25m /s，改造之后一次風(fēng)率保持不變。燃燒器在一次風(fēng)向出口壁面的位置裝一些尺寸較大的穩(wěn)燃齒。穩(wěn)燃齒能夠起到強化擾動，當煤粉氣流經(jīng)過鈍體之后形成高溫煙氣的回流旋渦，在回流區(qū)的邊緣處，速度的梯度是較大的，煤粉濃度和燃燒溫度很高，具有非常好的著火的穩(wěn)燃條件，大大的提高了一次風(fēng)煤粉氣流的出口火焰穩(wěn)定性。在一次風(fēng)噴口附近加裝合適大小的周界風(fēng)，形成了比較大的出口動量的側(cè)二次風(fēng)噴口，能夠起到有效的防止爐膛水冷壁結(jié)渣、回火和高溫受熱變形以及高溫腐蝕的作用。

二次風(fēng)噴口使用的結(jié)構(gòu)是收縮型，使一二次風(fēng)之間的混合推遲。推遲濃淡一次風(fēng)的混合速度。用這些措施，能夠?qū)獾悍蹥饬鞯幕旌嫌行У耐七t，從而減少在燃燒中含N基團與O2的反應(yīng)機會，對NOX的生成量有效的降低。高濃度的濃一次風(fēng)煤粉氣流，強化一次風(fēng)的穩(wěn)燃與著火性能，快速的分析出揮發(fā)成分，有效降低NOX生成量，能夠保持高的煤粉顆粒的燃盡程度。一次風(fēng)噴口出口周圍的設(shè)計有偏置型周界風(fēng)噴口，對于運行或者是停運的一次風(fēng)噴口起到冷卻和保護的作用，一次風(fēng)在向火側(cè)和上下兩側(cè)設(shè)有小扳邊，推遲一次風(fēng)和周界風(fēng)的混合。

結(jié)語：

我國NOX排放總量正在逐年上升，由此所導(dǎo)致的環(huán)境污染也在不斷的加劇，對NOX的控制已經(jīng)火燒眉毛了。低NOX燃燒技術(shù)有著比較低的投資，并且有非常好的效果和好的運行經(jīng)驗，尤其是低氮氧化物燃燒器和空氣分級燃燒的聯(lián)合使用，這樣效果更好；煙氣脫硝技術(shù)中SNCR和SCR具有比較多的商業(yè)化運行業(yè)績，并且脫硝效率比較高。我國NOX控制起步比較晚，低NOX燃燒系統(tǒng)在進口燃燒器上來開發(fā)與研制的。國內(nèi)廣泛采用的是低NOX燃燒器和空氣分級燃燒聯(lián)合使用，在低NOX燃燒的基礎(chǔ)之上，加速煙氣脫硝示范工程建設(shè)，與國際廣泛開展合作，在引進消化國外煙氣脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)之上，使煙氣脫硝盡快實現(xiàn)國產(chǎn)化，使煙氣脫硝的投資與運行費用降低，從而對NOX的排放有效控制，從而推動國民經(jīng)濟與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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