对燃料分级降低NOx排放的影响因素的初步探讨

电力18讯：    1.1气体与固体燃料作为再燃燃料降低NOx排放的效果比较

  　　　　以甲烷和煤作为代表性再燃燃料，德国斯图加特大学的研究者对气体与固体燃料分别作为再燃燃料对降低NOx排放的效果进行实验研究比较，气体燃料（甲烷）作为再燃燃料的效果要比固体燃料（煤）好的多。

1.2气体作为再燃燃料的效果对比

  　　　　根据目前资料，一般认为气体燃料与NOx发生还原反应时，烃根是最有利于NOx还原的成分。Spliethoff等研究者的实验结果表明，再燃燃料中不同碳氢化合物浓度的变化（20％～100％）对NOx的还原率没有太大的影响。因此，中国各种工业副产气均可以考虑用来作为再燃燃料以降低燃煤锅炉NOx的排放水平。但由于天然气在燃烧时可以产生大量的烃根且不含有N元素，因此相对来说天然气是最佳的再燃燃料。


       再燃区过量空气系数

  
　　　　再燃区中过量空气系数对NOx的浓度影响很大。在一定的条件下（如一定的温度和停留时间），有一个最佳的过量空气系数，此时NOx的浓度值最低。一般来说，再燃区过量空气系数α2选在0.7～1之间，但最佳值应根据煤种、再燃燃料、温度和停留时间等通过实验来确定。

　　　　再燃区空气过量系数α2的减小虽有利于NOx的降低，但同时会引起飞灰含碳量的增加。根据实际运行结果，当α2小于0.8时，飞灰含碳量急剧增加。另外，再燃区过量空气系数越低，其还原性气氛越强，容易造成炉膛水冷壁的高温腐蚀；当炉内气流出现刷墙时，由于灰熔点的降低，加剧水冷壁的结渣，危及锅炉的安全运行。因此，从提高燃烧效率和飞灰的综合利用以及锅炉安全运行方面来考虑，再燃区过量空气系数不宜选得过低。

       再燃区温度水平

　　　　随着再燃区中α2的降低，NOx的浓度也很快降低。高温度水平下主燃区生成的高NO x浓度随再燃区内过量空气系数的减小，NOx的 降低率加大。考虑到热力型NOx在1 500 ℃后 将呈指数规律升高，再燃区温度应低于此温度水平，以免燃尽区补充氧量后空气中的氮气与 氧生成热力型NOx，导致锅炉NOx排放整体水平的提高，从而降低分级燃烧降低NOx排 放的效果。

        再燃区停留时间

　　　　再燃区停留时间是由再燃燃料喷口和燃尽风喷口的位置决定的。为了延长再燃区停留时间， 如将再燃燃料喷口过于靠近主燃烧器，则会降低燃尽率与NOx的还原率；如将燃尽风喷口 上移，将使飞灰含碳量升高，降低燃烧效率并危及飞灰的综合利用。因此，针对具体的条件 ，再燃区停留时间存在最佳值，并由试验确定。