多重空氣分級低NOx燃燒技術(shù)
糅合了高濃淡比可調(diào)式煤粉濃淡低NOx燃燒器、偏置周界風、一二次風大小切圓(二次風偏轉(zhuǎn)徑向空氣分級燃燒)、主燃區(qū)CCOFA空氣分級技術(shù)、全爐膛SOFA深度垂直空氣分級燃燒等的多重空氣分級低NOx燃燒技術(shù)，通過爐內(nèi)燃燒控制NOx。具有初投資少、零運行成本、改造施工周期短、運行簡單等優(yōu)點，而且采用燃燒技術(shù)降低NOx后可以減少后期煙氣NOx脫除的設備投資和運行費用。
對于已有機組，也可直接進行燃燒器部分改造，降低NOx排放，改造后不影響鍋爐蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)參數(shù)，不影響鍋爐效率。該套技術(shù)用于煙煤、貧煤、無煙煤、褐煤、水煤漿等多種燃料，可達40%~80%的NOx脫除率，同時保證鍋爐高效燃燒，改善鍋爐結(jié)焦狀況，提高鍋爐煤種適應性和低負荷穩(wěn)燃性能。單位投資大致為20~40元/kW。
【適用范圍】
燃煤電站鍋爐
典型案例2×200MW機組低NOx燃燒器改造工程
【項目概況】本項目于2006年1月開始設計，2006年5月開工建設，2006年7月首套低NOx燃燒器完成168試運行，至2007年10月最后1臺鍋爐低NOx燃燒器完成168試運行。
【主要工藝原理】
本技術(shù)沿用原中間倉儲式鋼球磨煤機制粉系統(tǒng)，溫風送粉。把爐膛從下往上依次分為主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)三部分。在主燃區(qū)送入75%的燃料在過氧條件進行充分燃燒。再燃區(qū)將其余的25%的煤粉燃料送入，并控制燃料/氧化學當量比小于1，形成還原性氣氛，再燃燃料與主燃燒區(qū)生成的NOx進行還原反應，最終生成N2。在燃盡區(qū)加入其余空氣，過量空氣系數(shù)恢復到正常值(α=1.15，氧量2.7%)，使末完全燃燒產(chǎn)物充分燃燒，以保證燃盡效果。
主燃區(qū)由下二次風、下一次風、中二次風、上一次風、上二次風和三次風6層噴口組成主燃區(qū)，通過調(diào)整主燃區(qū)噴口之間配風，實現(xiàn)分級低氧燃燒。調(diào)整現(xiàn)有第三層一次風噴口(即原上一次風噴口)布置高度，拉大上一次風噴口與上面燃盡風噴口之間的距離，使用上一次風噴口作為再燃噴口(下面稱為再燃噴口)。保證再燃噴口與燃盡風噴口間的還原性氣氛，形成再燃還原區(qū)，還原主燃區(qū)形成的NOx。三次風噴口上沿與再燃噴口下沿間距保持800mm以上，為主燃燃料的燃燒提供更多的時間，同時減少三次風射流對再燃射流的影響。采用“煤粉對沖風大小切圓”的爐內(nèi)空氣動力場組織方法。下一次風噴口、中一次風噴口和下二次風對沖布置，再燃噴口中心線均順時針偏轉(zhuǎn)2.03°，形成逆時針直徑為500mm假想切圓。其他噴口中心線均順時針偏轉(zhuǎn)3.25°，形成逆時針直徑為800mm假想切圓。在爐內(nèi)形成風包粉燃燒，減少煤粉撞到水冷壁上引起結(jié)渣，同時實現(xiàn)空氣水平分級，減少NOx生成。
【技術(shù)指標】
根據(jù)項目驗收報告，本項目鍋爐低NOx燃燒器改造后NOx排放濃度約247~318mg/Nm3@6%O2，小于性能保證值350mg/Nm3;鍋爐效率約91.71~92.78%，高于設計保證值91.0%(改造前NOx濃度為>700mg/Nm3)。
【關(guān)鍵技術(shù)或設計創(chuàng)新特色】
Ø采用高濃淡比可調(diào)式煤粉濃淡低NOx燃燒器+偏置周界風+二次風偏轉(zhuǎn)水平空氣分級燃燒+全爐膛SOFA深度垂直空氣分級燃燒等多種降NOx技術(shù)綜合利用，實現(xiàn)精細化空氣分級，最大限度挖掘低氮燃燒NOx減排潛力的同時保證燃燒效率不受影響;
Ø采用高濃淡比可調(diào)式煤粉濃淡低NOx燃燒器+偏置周界風，燃燒器煤種適應范圍較改前增大;
ØSOFA設置位置精確定位，有足夠的空間讓煤粉燃盡+合理的空氣動力場布置，保證燃盡效果;
Ø采用偏置周界風+二次風偏轉(zhuǎn)水平空氣分級燃燒+全爐膛SOFA深度垂直空氣分級燃燒技術(shù)，在爐內(nèi)形成“風包粉”燃燒模式及降低燃燒器區(qū)域壁面熱負荷和截面熱負荷可以更好的防磨損、結(jié)渣和高溫腐蝕;
ØSOFA設有水平、垂直擺動機構(gòu)，變負荷工況下的汽溫、NOx排放、飛灰含碳量、爐膛出口煙溫左右偏差適應性好;
Ø新增SOFA風門執(zhí)行機構(gòu)可自動/手動控制，自動化程度高，可靠性好;
Ø改造工作簡單易操作，改造范圍小、費用省。
【投資及運行效益分析】
【投資費用】本工程總投資約3500萬元。
【運行費用】根據(jù)2007年10月以來的實際運行情況，低氮燃燒器沒有增加運行成本，年減排氮氧化物排放4276噸。
【用戶意見】
4臺HG-410/9.8-YW15型單汽包自然循環(huán)、固態(tài)排渣、四角噴燃、高壓煤粉鍋爐采用低NOx燃燒技術(shù)，鍋爐NOx排放量可降至300mg/Nm3(干基，折算到6%O2)，脫硝效率超過50%，改造后的鍋爐效率≥92%。該技術(shù)使用情況良好，鍋爐運行正常、穩(wěn)定、可靠。
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