火电厂锅炉燃烧器低NOx分析.pdf

第 4 3卷 第4 期 2 0 1 4 年 4月 化工技术与开发 Te c h n o l o g y De v e l o p me n t o f Che mi c a l I n d us t r y Vo 1 ． 4 3 No ． 4 Ap r ． 2 01 4 火电厂锅炉燃烧器低 N O x 分析 莫才颂 ，王 岗罡 ，何 明 。 1 ． 广东石油化lT学院机电T程学院，广东 茂名 5 2 5 0 0 0 ； 2 ． 中国人民解放军驻 2 l 1 厂军事代表室，北京 1 0 0 0 7 6 ； 3 ． 茂名热电厂，广东 茂名 5 2 5 0 0 0 摘 要 针对某火电厂锅炉烟气中N O x 排放浓度高的情况，对原锅炉燃烧器结构和运行博，兄及 N O x的产生机理进 行分析，提出了燃烧器低N 【 排放的燃烧措施。 关键词 锅炉 ； 燃烧器； 低N x 改造 中图分类号 T K 2 2 3 ．2 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 - 9 9 0 5 2 0 1 4 0 4 - 0 0 5 8 - 0 2 火电厂大气污染物排放控制问题 ， 已越来越受 到世界各 国政 府的关 注和重视。我国在 “ 十二五” 期间将推行新 的更加严格的火电厂 N O x排放标准。 1 火电厂 N O x的产生与危害 火 电厂中大量的煤炭燃烧 ， 随之而来的是严重 的环境污染问题。氮氧化物就是煤炭燃烧过程中产 生 的主要污染物之一 ， 它是一种危害人体健康 和破 坏 大气环境的有毒物质 。N O x与 S O ， 和粉尘共存 ， 可生成硝酸或硝酸盐气溶液， 最终形成酸雨。目前 我 国 已有 占国土面积 4 0 ％ 的地 区酸雨 p H值小 于 5 ． 6 ， 氮氧化物会形成 光化学烟雾 ， 对人的眼睛和呼 吸道有强 烈的刺激性 ； 氧化亚氮 N 0 会破坏同温 层的臭氧 ， 使之失去对紫外线辐射的屏蔽作用 ， 对地 面生物造成伤害。 燃煤 电厂排放的 N O x 来 自电站锅炉 ， 因此 ， 寻 找有效的锅炉燃烧优化运行技术 ， 以实现锅炉稳定 、 高效而洁净的燃 烧 ， 降低锅炉的 N O x排放量 ， 对节 省巨额的氮氧化物排污费用， 降低设备初投资及运 行费用 ， 有效地提高机组运行的经济性 ， 增强企业竞 争力等具有重要意义。 2 煤粉燃烧过程产 生 N O x的机理及 其影响因素 N O x主要是通过热力型 N O x 、 燃料型 N O x和快 速型 N O x 这 3 种途径生成的， 并且都在煤燃烧过程 中出现。 1 快速型 N O x 是 由燃料挥发物中的碳氢化合 物高温分解生成 的 C H 自由基和空气 中氮反应生成 的 HC N和 N， 再进一步与氧作用以极快的反应速率 生成 N O x ， 它的生成 与温度关系不大。对于煤粉锅 炉快速型 N O x仅 占NO x总排放量的 5 ％左右。 2 热力型 N O x 是空气 中的氮在高温下氧化而 产生 的。热力型 N O x是随燃烧 温度按指数规律增 加 的。热力型 N O x占 N O x总排放量 的 2 0 ％～ 5 0 ％。 试验表 明， 在燃烧温度低于 1 5 0 0 ℃时， 温度每增加 1 0 0 2 反应速率将增大 6 ～ 7 倍 。在温度低于 1 3 5 0 C 时生成量很 少 ， 但 在 1 5 0 0 ℃以上时就变得 比较 突 出， 排放量与燃料型 N O x 接近。由此可见 ，温度对 这种 N O x的生成影响具有决定性作用 ， 故称其为热 力反 应型 N O x 。 3 燃料型 N O x 是燃料中氮化物在燃烧过程 中 氧化而形成的 ， 分为挥发分 中氮与氧反应生成 的挥 发性 N O x和焦炭 中氮与氧反应生成的焦炭型 N O x 。 燃料型 N O x占N O x总排放量的 6 0 ％～ 8 0 ％。 在生 成燃 料型 N O x过程 中， 由于燃 料 中氮 的 热分解温度在 6 0 0 ～ 8 0 0 o C 之 间， 首先是 由挥发分 中 氮化物热裂解产生 N 、 C N 、 H C N和 N H i 等中间产 物， 或 以热解焦油的形式析出然后被氧化成挥发性 N O x ， 挥发性 N O x占燃料型 N O x 的 6 0 ％ 8 0 ％； 剩余 部分氮则残存在焦炭 中与氧反应生成焦炭型 N O x ， 焦炭型 N O x占燃料型 N O x的 2 0 ％～ 4 0 ％。 可见氮的释放程度与挥发分析 出过程 密切相 基金项目 广东省茂名市科技计划项 目 2 0 1 1 0 1 0 作者简介 莫才颂 1 9 7 3 ． ， 男 ， 硕士 ， 副教授 ，主要从事机械设计及理论 、 化工机械设备、电力设备与机电工程等教学与研究工作， 电话 1 3 9 2 9 7 2 2 1 6 6 ，0 6 6 8 2 9 2 3 1 2 5 ，E m a i l m c s 2 0 0 0 1 2 6 ． 0 m 收稿 日期 2 0 1 4 0 1 ． 1 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 莫才颂等火电厂锅炉燃烧器低N O x 分析 5 9 关， 在燃烧初期控制煤粉气流中的供氧量就能够降 低燃料型 N O x的生成 。 研究表明， 在氧化性气氛中， 随着过量空气系数的增加， 由挥发分生成的 N O x 将 迅速增加 ， 明显超过 焦炭 N O x 。显然 ， 控 制挥发分 N O x 具有更重要的意义。同样， 控制供氧量也将抑 制燃料型 N O x的生成。 3 降低 N O x排放的燃烧措施分析 3 ． 1低过量空气燃烧 煤燃烧过程中， 烟气中过量空气的减少可以抑 制 N O x 的生成，这是最简单的降低 N O x 的方法。 一 般来说， 采用低过量空气燃烧可以降低 N O x 排放 1 5 ％- 2 0 ％， 但采用这种方法有一定的限制， 如炉膛 出口过量空气系数低于 1 ． 1 5 而不采取强化二次风 与火焰混合的措施 ， 就会造成 C O浓度急剧增加 ， 从 而大大增加化学不完全燃烧热损失， 同时也会引起 飞灰含碳量的增加 ， 导致机械不完全燃烧热损失增 加， 燃烧效率会降低。 本 方案 中选用较 高的二次风速增强其混合 能 力， 为将来电厂探索低过量空气系数燃烧技术创造 了条件 。 一 次风燃烧器中的钝体造成烟气回流， 冲淡了 一 次风气流， 使着火区氧浓度降低， 对降低 N O x 排 放起 到一定作用 。 一 次风喷嘴的后部采用圆弧形 ， 可 以保证喷嘴 摆动到任何位 置从 风室 中流 出的有组织空气量不 变 ， 防止燃烧器处于摆动位置时无组织风与火焰过 早混合造成的 N O x 排放增加。 3 ． 2 浓淡燃烧 利用煤粉浓缩器可以将一次风气流分成浓度不 同的两部分， 浓侧气流中有 9 0 ％左右的煤粉， 淡侧 气流中有 1 0 ％左右的煤粉 ， 空气在这两侧基本是均 匀分配的。 对浓煤粉喷 口， 煤粉气流中含氧量低于挥发分 完全燃烧所需要的量 ， 这就抑制 了挥发性 N O x的生 成量。对淡侧煤粉喷口， 煤粉气流中含氧量虽然高 但燃料量过少， 燃烧温度低仍然不利于 N O 生成。 图 l 给出了浓淡燃烧降低 N O 的原理， 图中 c l 和 c 2 之差就是浓淡燃烧器降低的 N O 生成量。 水平浓淡燃烧器浓侧气流以一定角度反切布 置， 可以强化风粉气流与热烟气的换热提前着火， 相 对推迟二次风的混合距离， 对降低 N O x 排放起到辅 助作用。 图 1 浓淡燃烧降低 N O x 的原理 3 ． 3 空气分级 在分级燃烧 中， 提供给主烧器 的风量要 比正常 的少 。燃烧空气的平衡是通过燃烧区域上方称之为 燃烬风的喷嘴加入空气进炉膛实现的。分级送风的 原理是 1 以比正常要求少的风量供给燃烧器， 严 格限制 N O x的生成 。 2 在过燃风引入之前浓相燃 料有较长 的停留时间， 使得燃料 中的结合氮有机会 在缺氧区内逸出， 并能消除存在的 N O x 。 3 燃烬风 高速喷人炉膛， 以保证与燃烧烟气流的混合， 提供完 全燃尽所需要的空气。 对于 中储仓式制粉系统的锅炉 N O x 排放量很 大程度上取决于一次风量的大小和浓淡燃烧器是否 工作可靠， 因此要注意下述因素影响 1 在不堵管 的前提下降低一次风速有利于降低 N O x 排放。2 在任何负荷 ， 都投运所允许的最少数量燃烧器运行。 3 及时更换磨损的一次风浓缩器叶片。4 确保所 有的二次风挡板工作可靠且开度指示正确。 4 结语 经过实践， 在锅炉燃烧器采取降低 N O x 排放的 措施后， N O x 的排放大幅度下降， 能适应调剂煤质 的要求 ， 锅炉运行稳定。 参 考文献 【 l 】苏亚欣 ，等 ． 燃煤氮氧化物控制排放技术 【 M] ． 北京 机 械工业出版社 ，2 0 0 5 1 4 2 ． 1 5 0 ． 【 2 ]梁建超 ． S O F A技术在锅炉低 N O x 燃烧改造上的应用 [ J ] _ 电力系统装备，2 0 0 8 8 5 1 ． 5 3 ． [ 3 】朱懿灏，夏杰 ． 1 0 2 5 t ／ h亚f 临界一次中间再热锅炉低 N O x 燃烧技术改造 [ J ] ． 上海电力 ，2 0 1 0 2 1 4 6 ． 1 5 0 ． 【 4 】周新雅 ． 大型燃煤电站锅炉低氮燃烧技术分析及应用策 下转第3 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 娄本浊 几丁聚糖纳米颗粒的动态光散射研究 3 4 结论 几丁聚糖具有成本低 、 来源广 、 生物分解性与相 容性好及抗菌性强等优点， 一直以来被视为生医材 料的研究热点。本研究以三聚磷酸钠为交联剂， 采 用离子凝胶法制备 了不同 C S ／ T P P重量 比的几 丁聚 糖纳米颗粒， 并利用动态光散射法分析了C S ／ T P P 重 量比对纳米颗粒的粒径分布与界面电位影响。研究 结果表明， 当三聚磷酸钠含量较低时， 单位三聚磷酸 钠可与较多的几丁聚糖分子产生交联作用， 纳米颗 粒粒径会随之下降； 而当三聚磷酸钠浓度较高时会 产生较多的几丁聚糖纳米颗粒 ， 纳米颗粒之间就容 易产生离子型聚集效应。三聚磷酸钠浓度增大会使 几丁聚糖纳米颗粒表面上产生较多的 N Hn离子 ， 从 而与三聚磷酸根离子反应中和， 进而降低了纳米颗 粒的界面电位。 参考文献 【 l 】李欣 ， 陈立仁 ． 海藻酸钙 几丁聚糖微胶囊制备方法的 研究 【 J 】 ． 武汉理工大学学报，2 0 1 0 ，3 2 2 4 4 2 4 4 ． 【 2 ]徐飞海，王士斌，黄晓楠，等 ． 海藻酸钙 一 几丁聚糖微胶 囊的形态与粒径 阴． 膜科学与技术，2 0 0 6 ，2 6 6 1 2 ． 1 6 ． [ 3 】万里，田伟 ． 几丁聚糖在临床中的应用 [ J 1 ． 沈阳医学院 学报，2 0 1 3 ，1 5 2 1 2 2 ． 1 2 4 ． 【 4 ]R B o d me i e r ， H C h e n ， O P a e r a t a k u 1 ． A n o v e l a p p r o a c h t o t h e o r a l d e l i v e r y o f mi c r o a n d n a n o p a r t i c l e s [ J ] ． P h a r m a c e u t i c a l R e s e a r c h ， 1 9 8 9 ， 6 5 4 1 3 4 1 7 ． 【 5 】 P C a l v o ， C R e mu fi h n L 6 p e z ， J ． L V i l a J a t o ， e t a 1 ． N o v e l h y d r o p h i l i c c h i t o s a n - p o l y e t h y l e n e o x i d e n a n o p a r t i c l e s a s p r o t e i n c a r r i e r s [ J ] ． J o u r n a l o f A p p l i e d P o l y me r S c i e n c e ， 1 9 9 7 ， 6 3 1 1 2 5 1 3 2 ． 【 6 】 K． A J a n e s ， M． J Al o n s o ．D e p o l y me r i z e d c h i t o s a n n a n o p a r t i c l e s f o r p r o t e i n d e l i v e r y Pr e p a r a t i o n a n d c h a r a c t e r i z a t i o n [ J 1 ． J o u r n a l o f A p p l i e d P o l y m e r S c i e n c e ， 2 0 0 3 ， 8 8 1 2 2 7 6 9 2 7 7 6 ． [ 7】 H Z h a n g ，M Oh ，C Al l e n ，e t a 1 ．Mo n o d i s p e r s e c h i t o s a n n a n o p a r t i c l e s f o r mu c o s a l d r u g d e l i v e r y [ J ] ． B i o ma c r o m o l e c u l e s ， 2 0 0 4 ， 5 6 2 4 6 1 - 2 4 6 8 ． 【 8 】刘晓艳 ，申晋，朱新军，等 ． 动态光散射技术的角度依 赖性 [ J ] ． 光学学报，2 0 1 2 ，3 2 6 2 5 9 ． 2 6 4 【 9 ]夏辉 ，黄生祥，李宏建 ． 应用低相干动态光散射检测乳 制品品质 [ J ] ． 中国激光，2 0 0 8 ，3 5 1 1 0 2 - 1 0 5 ． Re s e a r c h o n Ch i t o s a n Na n o pa r t i c l e s ba s e d o n Dy n a mi c Li g h t S c a t t e r i n g LDU Be n z h u o S c h o o l o f P h y s i c s a n d T e l e c o mmu n i c a t i o n E n g i n e e r i n g ， S h a a n x i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Ha n z h o n g 7 2 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e c h i t o s a n n a n o p a r t i c l e s we r e p r e pa r e d b y i o n i c g e l a t i o n me t h o d a n d t h e s i z e d i s t r i b u t i o n a n d Z e t a p o t e n t i a l we r e me a s u r e d b y d y n a mi c l i g h t s c a t t e r i n g t e c h n i q u e ． T h e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e s i z e d i s t r i b u t i o n o f c h i t o s a n n a n o p a r t i c l e s wa s f r o m u n i mo d a l t o b i mo d a l wi t h t h e T P P c o n t e n t d e c r e a s i n g a n d i t i n d i c a t e d t h a t t h e a g g r e g a t i o n e ffe c t b e t we e n n a n o p a r t i c l e s wa s c a u s e d b y t h e TP P c o n t e n t d e c r e a s i n g ． Th e Ze t a p o t e n t i a l r e d u c e d gra d u a l l y wi t h t h e T P P c o n t e n t d e c r e a s e d ． T h i s wa s b e c a u s e mo r e NH i o n s o n t h e s u r f a c e o f c h i t o s a n n a n o p a r t i c l e s n e u t r a l i z e d t r i p h o s p h o r i c g r o u p s f o r T P P c o n t e n t i n c r e a s i n g ． Ke y wo r d s d y n a mi c l i g h t s c a R e r i n g ； n a n o p a r t i c l e ； c h i t o s a n ； Ze t a p o t e n t i a l ； p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n 上接 第5 9 页 略 [ J J _ 华东电力 ，2 0 0 3 1 0 6 ． 1 2 ． 效果 [ J 】 ． 华北电力技术，2 0 0 8 6 3 O - 3 4 【 5 】孟建国，等 ． 6 0 0 MW 电站锅炉过热器减温水治理策略及 An a l y s i s f o r Lo w NOx o f Po we r Pl a n t Bo i l e r Bu r n e r M O C a i s o n g ，WANG Ga n g g a n g 2 ， HE M i n g 3 1 ． Co l l e g e o f Me c h i n e r y and El e c t r o n i c E n g i n e e r i n g， ，Gu a n g d o n g Un i v e r s i t y o f P e t r o c h e mi c a l T e c h n o l o g y，Ma o mi n g 5 2 5 0 0 0， C h i n a ； 2 ． P L AMi l i t a r yD e l e g a t e C h a mb e r S t a t i o n e d i nF a c t o ry 2 1 1 ，B e i j i n g 1 0 0 0 7 6 ，C h i n a ； 3 ． Ma o mi n g T h e r ma l P o we r P l a n t ， Ma o mi n g 5 2 5 0 0 0 ， C h i n a 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m