3 煤的清洁燃烧技-低NOx燃烧.pdf

3 煤的清洁燃烧技术 能源清洁利用 3.0 导论 消费的煤炭大约95%是以燃烧方式利用 煤炭利用过程中污染物主要产生于燃烧过程: 灰 分—颗粒物，硫-SO2,酸雨， 氮—NOx ，重金属与有机污染物 方法：改变燃料性质，改变燃烧方式，调整燃烧 条件，适当增加添加剂—煤的现金燃烧技术 优缺点：控制效率低于烟气净化，但成本低，商 业竞争力强；燃烧过程复杂，控制及其优化需很 高的管理水平与技巧 主要技术：煤粉炉低NOx燃烧；循环流化床燃 烧；水煤浆燃烧 煤粉炉及循环流化床 煤粉炉vs链条炉 煤经过研磨得到的煤粉，颗粒很小、燃烧完全 机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和炉膛出口过 量空气系数均比链条炉低，热效率比链条炉高 煤粉炉是室燃炉，采用悬浮燃烧，因此负荷调整比链条炉 迅速 有完善的制粉系统，可以燃用劣质煤，而链条炉不但对煤 的粒径有一定要求，而且要求燃用水分、灰分含量低，灰 分熔点高，不具有强烈结焦性的优质煤 煤粉炉需要庞大复杂的制粉设备，占地较大，投资较多， 厂用电量增加，而且制粉系统工作时噪声较大，制粉和燃 烧系统以及锅炉的对流受热面磨损比较严重，维护工作量 较大 只有大、中型锅炉采用煤粉炉才能利大于弊，而小型锅炉 很少采用。 循环流化床 流化床vs煤粉炉-优点 1. 对燃料适应性特别好 2. 燃料系统比较简单 3. 负荷的调节范围宽，调节性能好 4. 燃烧污染物排放低 5. 燃烧效率高 6. 给煤点数量少，布置简单 7. 燃烧热强度大，炉内传热能力强 流化床在环保上的优势 1 属于低温燃烧，NOx排放远低于煤粉炉，200ppm 2. 燃烧过程中直接脱硫，效率高且技术设备经济简单， 其初投资及运行费用远低于煤粉炉加烟气脱硫（PC FCD）。以130t/h、220t/h、410t/h测算（按年运行 5000小时、脱硫效率80% ），每台锅炉每年可分别燃 用劣质煤12万吨、19万吨、35万吨；减排二氧化硫 2784吨、4560吨、8502吨；节约脱硫费用分别为 222万元、364万元、680万元，而且减少了大量劣质 煤的占地问题 3. 燃料适应性广且燃烧效率高，特别适合于低热值劣质 煤 4. 排出灰渣活性好，易实现综合利用，无二次灰渣污染 5. 负荷调节范围大，低负荷可降到满负荷的30左右 流化床vs煤粉炉-缺点 1、锅炉部件的磨损较严重 2、风机电耗大、烟风道阻力高 3、流化床锅炉耐火耐磨层的磨损、开裂和脱落 4、循环流化床锅炉尾部受热面的磨损比煤粉炉大 5、循环流化床锅炉的核心部件风帽较易磨损 6、点火启动时间长 7、运行维护费用较高，运行周期短 8、循环流化床锅炉对燃煤粒径要求严格 9、循环流化床锅炉实现自动化控制难度大 3.1 燃煤锅炉低NOx燃烧技术 3.1.1 NOx生成机理 --热力型 --燃料型 --快速型 热力型NOx 空气中的N在高温下氧化而成 不分支的链式反应--捷里多维奇机理 扩大的捷里多维奇机理 热力型NOx-化学反应速率 （化学动力学） 化学动力学的发展概况 质量作用定律 阿仑尼乌斯公式 碰撞理论 过渡状态理论 分子反应动力学 化学动力学的发展概况 宏观反应动力学：从宏观的角度研究反应的机 理和动力学行为，各种宏观因素对速率的影响 元反应动力学：借助统计力学的方法，从微观 分子反应的动力学行为特征出发，研究宏观元 反应动力学。 分子反应动力学：借助量子力学的方法，通过 对分子束散射技术和远红外化学冷光等现象的 研究，探究分子经碰撞发生化学反应的动力学 行为及能量传递和变化等问题。 1. 反应速率 “速度”——矢量，“速率”——标量，习惯上 以作用物浓度表示 以产物浓度表示 通 式 dcB dcB |νB | dcB