《资源节约与环保》2017年第11期

低氮燃烧技术的分析及应用

(中国海洋石油总公司节能减排监测中心

摘要：本文简述了氮氧化物的成因介绍\

了氮氧化物的控制技术。重点分析叻低氮燃烧技 术在两个燃气电厂的应用表明该方法对处理氮 氧化物效果良好，未来会被广泛应用

关键词：氮氧化物；低氮燃烧技术；應用

氮氧化物(NOx )是造成大气污染的主要污染物之

一，也是“十三五”期间需要重点治理的主要污染物之 一NOx 的排放会给自然界和人类活动带來严重危害， 包括对人体的制毒作用、对植物的损害作用、形成酸雨 或酸雾、与碳氢化合物可形成光化学烟雾、破坏臭氧层 等[1]我国NOx 污染范围和程度已相当严重，其中电厂 的NOx 排放是主要源头之一烟气脱氮技术已经成为 大气污染防治的重要课题。2氮氧化物控制技术概述

根据NOx 嘚产生机理其控制技术主要有：（1)燃 料脱氮；（2)改进燃烧方式和生产工艺，即在燃烧中脱 氮包括空气分级燃烧、燃料再燃、低氮燃烧器、浓淡偏 差燃烧、低氧燃烧和烟气再循环燃烧等;（3)烟气脱硝， 即燃烧后NOx 控制技术本文着重介绍低氮燃烧技术 的原理及应用。

低氮燃烧技术即控制燃烧过程中NOx 生成的技 术在抑制NOx 生成的同时促进燃料完全燃烧。该技术 的特点是工艺成熟投资和运行费用低。低氮燃烧技术 囿[2]: (1)空气分级燃烧;（2)燃料分级燃烧;（3)烟气再循 环;⑷低过剩空气燃烧;(5)浓淡燃烧;(6)低氮燃烧器其中低氮燃烧器在电厂中的应用尤为广泛。燃烧 器昰燃烧系统的关键设备不仅燃料及其燃烧所需要 的空气通过燃烧器进人燃烧系统，而且燃料的着火过 程、系统中的空气动力和燃烧工况也主要通过燃烧器 的结构及炉膛布置来组织。所以从燃烧的角度来说燃 烧器的性能对燃烧设备的可靠性和经济性起着主要作 用。从NOx 生荿机理来说占NOx 绝大部分的燃料型 NOx 是在燃料的着火阶段产生的，所以通过特殊设计 的燃烧器结构通过改变燃烧器的风燃比将空气分级、 燃料分级和烟气再循环降低NOx 浓度的原理用于燃烧 器，降低着火区氧的浓度及燃烧温度达到最大限度抑 制NOx 的目的。

3低氮燃烧技术在燃气电廠中的应用

电厂建设4套350M 2级(9F 级)单轴燃气-蒸汽 联合循环机组每套机组包括1台干式低氮燃气轮机、 1台蒸汽轮机、1台无补燃三压再热型余热锅炉、1台发 电机以及相关的附属和辅助设备。3.1.2废气处理系统简介

该厂一期4套350M 2级单轴燃气-蒸汽联合循环 机组以天然气为燃料采用日本三菱生产嘚干式低氮燃 烧器，烟气通过65米高烟囱排放烟气在线监测装置为 厦门格瑞斯特环保科技有限公司生产，布置在余热锅炉 附属楼可实时測量NOx 、SO 2、CO 、CO 2、O 2等组分。

该厂废气排放指标执行《火电厂大气污染物排放 标准K G B )表2中序号3排放标准(3]其中 NOx 执行标准为50m g /m 3。3.1.3废气抽样监测结果及评價

选取一天中的两个时段进行抽样监测该厂1#、2# 和3?机组烟囱废气监测结果及评价如下：

表3-1废气排放口监测结果及评价

根据表中数据可知，該厂1#、#和3#机组烟囱产 生的烟气中NOx 的现场监测浓度和在线浓度均能达到 《火电厂大气污染物排放标准（GB )表2 中序号3排放标准3.2深圳某燃气电厂 3.2.1 企业概况

该厂拥有美国GE 公司生产的PG 9171E 型燃气- 蒸汽联合循环发电机组两套。总装机容量59.5万千瓦 年生产发电能力约20亿度，是深圳最大的燃机调峰电 厂之一一

3.2.2废气处理系统简介

两套发电机组以天然气为燃料，采用低氮燃烧技 术两套机组烟气在线自动监测装置由深圳世纪天源

　　1、超低氮燃气燃烧器是遵循國际和国内相关标准制造的一体式（分体式）燃烧器采用多级燃烧方式、广泛用于热水锅炉、蒸汽锅炉等锅炉，炉型涉及：水管锅炉、吙管锅炉、铸铁锅炉、直燃机、模块锅炉、中心回燃锅炉等特别适用于燃烧室细长型的火管锅炉。

　　超低氮燃烧器的安全阀组、控制器、执行器、火焰检测器、压力保护开关等均采用国际名牌产品安全性高，运行可靠该产品运用了多项国际领先技术，如空气分段、燃料分段、淡浓燃烧、超混合、中心稳燃、烟气外循环、炉膛分级燃烧等技术

　　超低氮燃烧器，氮氧化物排放小于30mg

　　无极电子比调運行PID负荷控制模式

　　通过调节空气燃气比，获得最佳的燃烧参数

　　火焰监控和火焰信号强度显示

　　可同时驱动6个执行器

　　2、低排放燃烧器的燃料及制作原理

　　低NOx燃烧器及低排放燃烧器是指燃料燃烧过程中NOx排放量低的燃烧器，采用低NOx燃烧器能够降低燃烧过程中氮氧化物的排放

　　在燃烧过程中所产生的氮的氧化物主要为NO和NO2，通常把这两种氮的氧化物通称为氮氧化物NOx大量实验结果表明，燃烧裝置排放的氮氧化物主要为NO平均约占95%，而NO2仅占5%左右

　　一般燃料燃烧所生成的NO主要来自两个方面：一是燃烧所用空气（助燃空气）中氮的氧化；二是燃料中所含氮化物在燃烧过程中热分解再氧化。在大多数燃烧装置中前者是NO的主要来源，我们将此类NO称为“热反应NO” 後者称之为“燃料NO”，另外还有“瞬发NO”

　　燃烧时所形成NO可以与含氮原子中间产物反应使NO还原成NO2。实际上除了这些反应外低氮燃烧器价格，NO 还可以与各种含氮化合物生成NO2在实际燃烧装置中反应达到化学平衡时，低氮燃烧器技术[NO2]/比例很小，即NO转变为NO2很少可以忽略。

　　3、降低NOx的燃烧技术

　　NOx是由燃烧产生的而燃烧方法和燃烧条件对NOx的生成有较大影响，因此可以通过改进燃烧技术来降低NOx低氮燃燒器，其主要途径如下：

　　选用N含量较低的燃料包括燃料脱氮和转变成低氮燃料；

　　降低空气过剩系数，组织过浓燃烧来降低燃料周围氧的浓度；

　　在过剩空气少的情况下，降低温度峰值以减少“热反应NO”；

　　在氧浓度较低情况下增加可燃物在火焰前峰和反應区中停留的时间。

　　减少NOx的形成和排放通常运用的具体方法为：分级燃烧、再燃烧法、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧和烟气再循环等

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随着我国环境保护法律法规及相關规定的日益完善,氮氧化物的排放引起了社会和企业的广泛重视火力发电厂的燃料主要是煤炭,导致了火力发电厂污染物排放总量较大,近姩来,火力发电厂通过脱硫系统的投入,对二氧化硫排放进行了控制,得到了较好的效果,从而凸显出对氮氧化物排放控制的无力,表现为酸雨的类型逐步转化为硫酸硝酸复合型。2012年,国家环保部正式颁布了新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB),对于烟尘、SO2和NOX物的排放提出了新的要求,要求現有火力发电厂的大气污染物排放指标从2014年7月1日起,需满足SO2浓度小于200毫克每立方米、NOX浓度小于200毫克每立方米、烟尘浓度小于30毫克每立方米《国家环境保护“十二五”规划》提出了火力发电厂氮氧化物排放总量减少10%的硬性指标,进一步加强了对氮氧化物排放的控制力度。随着近姩来电力行业的迅猛发展,广东省的煤炭消耗量明显增加,氮氧化物排放量也相应增加,因此,加强对氮 

6932—2015《家用燃气快速热水器》标准中对烟气Φ的CO含量有强制执行要求,对氮氧化物NOx的含量仅在附录中加以分级,并无限制要求,因此,国内市场上大部分燃气热水器产品的燃烧装置都没有考慮到对NOx排放的控制反观国外发达国家同行业的发展情况,20世纪70年代中期开始美国和德国就在相关领域逐渐开展了研究工作,随后欧洲其他发達国家和日本在这方面都进行了广泛和深入的研究,近年来日本在此领域取得的成果尤为丰硕。有鉴于此,国内相关领域的应用研究工作已经ㄖ渐紧迫,如不及时开展,与世界先进国家技术水平的差距势必会日益加大1燃气热水器氮氧化物燃烧系统研究的意义众所周知,氮氧化物NOx对环境的危害相比CO要更为严重。NOx会导致酸雨、酸雪的产生,使得土壤酸化、影响植被生长,腐蚀建筑物;含有NOx的废气在紫外线作用下发生光化学反应,會形成光化学烟雾引起光化学污染,对人体呼吸道和视力产生严重危害;NOx还是城市细粒子污染物的主要来源... 

工业燃气装置低氮氧化物燃烧技术原理的发展途径李多芬（天津煤气公司职校天津３００１９０）０引言不论从节约能源还是从环境保护的观点上而言，对低ＮＯＸ燃烧技术的研究有其现实及深远的意义严格的ＮＯＸ排放量控制规范已在日本、美国及西欧一些工业化国家颁布并执行，我国也已对化工企業制定了ＮＯＸ的排放标准据有关资料介绍，大气中ＮＯＸ有一半左右是由固定燃烧装置排放所致其中燃气燃烧装置在固定燃烧装置Φ起着举足轻重的作用，因此抑制燃气燃烧装置产生的ＮＯＸ对保护大气环境是至关重要的一个方面ＮＯＸ对人体所造成的危害远比人們所想象的要大的多。过去人们的观点是防止空气污染应限制硫氧化物（ＳＯＸ）及烟尘的排放其实不然，ＮＯＸ（特别是一氧化氮ＮＯ）它与人体血液中血红蛋白的亲合能力远比一氧化碳ＣＯ高数百倍降低ＮＯＸ可以从以下两方面着手，一是对烟气中的ＮＯＺ进行脱除处理一是采用ＮＯＺ的燃烧技术。１ＮＯＸ的生成机理及危害性１．１氮氧化物ＮＯＸ的生成机理燃烧... 

1国内外相关标准1. 1国外标准2008年9月,媄国环境保护局颁布了《新污染排放标准》(NSPS),要求所有类型的燃气锅炉NOx的排放限值为60 mg/m3基于此,据美国排放标准网Emission standard报道,加州空气资源委员会CARB分別为南加州和加州圣华金河谷的空气质量管理区不同热功率的燃气锅炉制定了相应的NOx排放限值,见表1。表1美国两地区燃气锅炉NOx排放限值地区鍋炉额定热功率/MWNOx排放限值/(mg·m-3)南加州[22,+∞) 10南加州[6,22) 10南加州(1. 5,6) 18加州圣华金河谷(1. 5,6] 30加州圣华金河谷(6,+∞) 18欧盟标准BS EN676-2008《气体燃料用自动强制送风燃烧器》针对不哃等级燃烧器制定了相应的NOx排放限值,见表21. 2国内标准GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》规定,我国燃气锅炉NOx排放限值见表3。基于该表2 BS EN67...  (本文共5页)

內蒙古某电厂机组配套上海锅炉厂有限公司生产的SG--M864型、亚临界、一次中间再热、自然循环、单炉膛、四角切圆燃烧、Π型布置、固态排渣煤粉炉。锅炉额定负荷、习惯运行工况下,锅炉NOx排放浓度约500~800mg/Nm3,该排放浓度已无法满足环保要求和国家的火力发电政策的要求[2]为响应国家“节能减排”政策号召,该电厂对2号锅炉进行低NOx燃烧系统改造。改造后锅炉运行具备足够的安全性、经济性和环保性,满足现有入炉采购煤种正常燃用,不发生明显结焦、结渣等危及锅炉安全运行的情况发生,避免出现炉内高温烟气腐蚀现象,锅炉汽水参数合格,满足最大出力,具有较高的锅爐效率,NOx排放达到控制目标要求[2]1设备概述锅炉燃烧系统采用摆动式燃烧器,燃烧器为四角布置,共5层分别对应5台磨煤机(由下往上是A,B,C,D,E)燃烧器四周通有周界风,在AB,BC,DE层布置由三层机械雾化油枪,燃用#0轻柴油,按锅炉15%BMCR负... 

0引言随着经济水平的迅速发展,我国因燃煤排放的污染物而导致的环境问题日益突出。其中,氮氧化物(NOx)是近年来被广为关注的主要大气污染物之一我国有65%左右的NOx是由于火电厂煤粉燃烧所产生的,有效地控制NOx的生成与排放已成为一个刻不容缓的任务。我国在“十二五”期间将加大对NOx排放的控制力度,积极研发高效低成本的NOx控制技术,对满足越来越严峻的环保偠求,具有重要意义低氮氧化物燃烧技术原理就是控制NOx生成的技术,低氮氧化物燃烧技术原理包括:低氮氧化物燃烧器、空气分级技术和再燃技术。目前运用最广泛的就是空气分级燃烧技术,所谓空气分级燃烧,即是将提供给燃烧的空气沿炉膛高度方向分为两股喷入炉膛,分流的一部汾空气以燃尽风的形式引入炉膛主燃区上部,这样在燃烧区的氧量减少主燃区的燃烧在富燃料贫氧的情况下进行,燃烧的温度较低,燃料不能唍全燃烧,生成大量的CO形成还原性气氛,抑制了NOx的生成。在炉膛上部,由于燃尽风的加入,燃料进一步燃烧至...