低NOx煤粉燃烧器技术的研究进展与前景展望周俊虎1,赵玉晓〃，刘建忠.docVIP

低NOx煤粉燃烧器 技术的研究进展与前景展望 周俊虎1,赵玉晓〃，刘建忠1,杨卫娟1,周志军1,岑可 (1.浙江大学，浙江杭州310027 ; 2.佳木斯大学，黑龙江佳木斯154007) [摘要]针对日益严格的氮氧化物排放标准，从直流燃烧和旋流燃烧两个方面，介绍了目前国内外较先 进的低NO.煤粉燃烧器的技术特点、应用状况及其优缺点，从而提出进一步研究的方向，以开发适应我国 国情的低NO,煤粉燃烧器。 [关键词]低\0.1燃烧器;氮氧化物排放;燃烧;煤粉 [中图分类号]TK223.：23 [文献标识码]A [文章编号]1002 3364(2005)08 0001 06  1直流低NO-燃烧器技术 低NO.同心燃烧 低NCX同心燃烧技术以美国ABB - CE公司为代 表，采用燃尽风和成群煤粉喷嘴来控制NO.，如 lncfs I、m (图1)。I型燃烧器区域采用紧 凑燃尽风(CCOFA); II型的分隔燃尽风（SOFA)在燃 烧区上部；m型在角式燃烧锅炉中CCOFA和SOFA 都有应用。满负荷时，I、n和m型的NCX排放分别 为 480 mg/ m3、480 mg/ m3 和 418 mg/ m3，比传统的角 置直流燃烧器NO.Y排放量750 mg/m3分别降低了 37%、37%、45 %n21 0 煤粉 分隔燃尽风 EZZZ] ES3 偏置：次风 油 □nnm 紧凑燃尽风 1 1 :次风 传统耶整休分级型丨丨耶 丨项 爪耶 图1低NO-同心燃烧系统 为了取得四角燃烧锅炉最低的NO.排放，根据 NO,和CO的要求，需要不同程度的二次风偏置。许 多四角燃烧锅炉采用椭圆形或偏心的燃烧切圆，如果 偏离了控制条件，会导致CO排放增大，结渣和炉膛氧 量与蒸汽温度失衡，尤其是在深度分级低NO.燃烧条 件下，这些限制成为取得最低NO.排放的阻碍。Fo^2 ter Wheeler (简称FW)公司空气偏置的实际经验表 明，通过选择性的偏置空气可以减弱这些问题[3]。 ALSTOM公司所有的切向燃烧低NO.v系统都使 用加入偏置风的同心燃烧系统，采用局部燃烧空气分 级。该低氮燃烧系统分为LNCFS - P2.LNCFS- I、 LNCFS-ILLNCFS-贩TFS(切向燃烧低NO,系统） 2000R,以配合各种燃煤锅炉燃用不同燃料的需要[21。 燃尽风 燃尽风是比较成熟和有效的NO.减排技术，已经 用于很多切向四角燃烧煤粉炉。它分流一部分二次风 并引入炉膛主燃烧区上部，以减少主燃区的氧量。 ALSTOM公司所有的切向燃烧低NO.系统都使 用燃尽风(CCOFA或SOFA)，它通过紧凑燃尽风和分 离燃尽风的单独或联合运用，组成了低氮燃烧系统。 LNCFS-P2系统应用气动原理使空气最大程度地流 过风口，并偏射离开燃料富集区，以达到减氧和最终减 少NO,生成之目的，所用的CCOFA风口或带叶片的 VCCOFA风口不摆动，图2为VCCOFA风口示意。 FW公司的角式低NO.燃烧器是以二次风分级 图2 VCCOFA风口不意 技术(通常指燃尽风)为基础的，根据原有燃烧器结构 和NO,减排要求水平，选择成组和分离二次燃尽风系 统。通过使上层燃烧器上部的燃烧所需空气改道，可 以减少燃料NO,和热力NOx。每个分离燃尽风风口 安装在锅炉正面，以保证最佳的NO,减排、未燃尽碳 和蒸汽温度的综合效果。风口包括水平调整控制方向 的喷嘴。在燃烧的最后过程中，SOFA风口喷嘴一致 导流燃尽风，以保证最大的风煤混合动量。 AB T公司的切向燃烧锅炉结合墙式锅炉燃烧器 的设计思想，把高性能的先进的墙式锅炉低NO,燃料 喷嘴应用到四角燃烧系统中。配合燃尽风系统，对燃 料氮的早期N(X控制，通过内分级火焰控制热力NO. 的生成，能够使NO,排放降至135. 3 mg/ m3。 特色喷嘴 ABT公司内部燃料分级的舱格式低NO.y煤粉喷 嘴如图3所示，开口的横截面从进口的环形逐渐连续 变化到出口的多重舱格式。煤粉通过空气动力学原理 被浓缩，在喷嘴出口形成浓缩气流，气流在炉膛内形成 多重火焰区。在煤粉通道内没有内部构件（如煤粉矽 集口或叶片、文丘里收集器、扩散器或旋流发生器、狺 燃器），阻力低，不存在燃烧器结焦烧坏的问题m。 图3 ABT舱格式低NO-燃料喷嘴顶端 ALSTOM公司采用“火焰前沿控制”煤粉喷嘴 (图4)，同时使用湍流钝体发生器，增加湍流混合并在 近燃烧器处着火。在靠近煤粉喷嘴的地方，煤的挥发 2 I热力发电2005(8) I 物迅速析出，并形成一个火焰锋面。这样不仅NO-控 制得好，而且着火迅速，改善了火焰的稳定性，并减少 了由于增设低氮燃烧系统所引起的未燃碳损失增加。 图4 ALSTOM时火焰前沿控制煤粉喷嘴 考虑性能和长期维修成