再燃低NOx技术工业示范与研究

电力18讯：    再燃低氮氧化合物(NOx)技术是20世纪70年代初期由Shell Development Company在实验室研究的基础上提出的。以天然气作为再燃燃料为例，说明其基本原理：向锅炉炉膛火焰中心上部喷入占入炉热量10％～25％的天然气，使天然气与来自炉膛下部高温烟气中的N0x反应，使NOx失氧而还原为N2，同时因再燃区处于缺氧燃烧，生成大量C0，所以随后在温度稍低、天然气喷射点下游的炉膛区域，补入燃尽风，再将C0以及未反应完的CH4烧掉。



l         国外再燃低NOx技术工业示范情况



     国外已基本完成了天然气再燃低N0x技术在各种炉型的工业示范工作，包括墙式燃烧煤粉炉、旋风炉以及角式燃烧煤粉炉等。



     美国Brigham Young Univ大学研究了从褐煤到低挥发性烟煤的各种类型煤作为再燃燃料的性能。



     西班牙BILBAO R等人研究了以天然气为再燃燃料下，再燃区主要操作条件对出口处NO、HCN和NH3浓度的影响。当T＝1200℃，(NO)p=900ppm，Q＝900Nl/h，tr=190ms，2％O2条件下，SR2＝0.92～0.96，NOx排放可以达到80％以上。



     美国Sandia国家实验室Prada L等人用乙炔、乙烯、乙烷、甲烷和天然气作为再燃燃料，在973～1373K温度范围内评估再燃动态模型。发现各燃料中主要的NO去除途径为HCCO+NO反应（附件7，1998年）；西班牙Zaragoza大学等人也研究了不同烃类燃料作为再燃气体的燃烧性能的研究。



     美国能源部（DOE）与the Babcock & Wilcox Company等公司的燃煤锅炉再燃项目报告显示，1999年Eastman Kodak公司天然气再燃改造50MWe旋风炉项目，再燃天然气达到总燃料的13%，NOx排放量从1.20下降到0.51（lb/million Btu），降低了58％。



     苏格兰电力公司（Scottish Power)的朗格纳特（Longannet）电站已经成功地将使用天然气再燃技术应用于600MWe的燃烧煤粉的锅炉中。单独使用天然气再燃就减少50%以上的NOx排放，再加上通过低NOx燃烧器获得的减排，NOx减排总量达到75%左右。这是目前世界上规模最大的技术装置。当再燃天然气达到总燃料的20%，氧气6％，NOx排量在440～275mg/Nm3；高负荷试验数据显示，当再燃区化学定量为0.9，NOx排放降低42～49％，炭灰和CO排放几乎没有增加。



     韩国Ahn KY等人的实验研究以液化石油气(LPG)为主燃和再燃燃料，研究主燃燃料/再燃燃料比、一级/次级空气比等实验参数，以及再燃燃料与次级空气的喷入位置。当再燃燃料达到总燃料的20-30%，可降低NO排放50%。次级空气的喷射方式包括垂直和平行两种方式。



国内再燃低NOx技术工业示范情况



l         与国外相比，我国低NOx技术处于起步阶段，重庆大学、上海交通大学、南开大学、西安交通大学、四川电力试验研究院等高校和科研院所对此项技术开展了研究，近年开始进行工业试验。



     四川电力试验研究院根据国家电力公司的统一部署，拟采用天然气再燃技术，用于降低燃煤锅炉NOx排放工业试验研究，包括在1:40的50MW角式布置燃烧器煤粉锅炉冷态试验台上的试验研究、工艺设计研究和在工业装置上的试验调整，以寻找最佳运行方式。



     哈尔滨工业大学燃烧工程研究所承担的863项目“超细煤粉再燃低NOx燃烧技术研究”项目完成安装并正在调试两座冷态模拟试验台，进行该项目相关工业示范的可行性研究工作。



     重庆大学针对四川江油电厂6#炉进行了“天然气再燃低NOx技术”工业试验，依据冷态试验及FLUENT软件的模拟结果，对工业试验方案进行了优化与完善。工业试验的初步结果表明：在燃用劣质煤的切圆煤粉炉上采用前后墙布置天然气喷口及前后墙布置OFA喷口的天然气再燃低NOx技术方案是可行的。当入炉天然气热值达到入炉总热量的15％时，NOx从735mg/Nm3下降到440mg/Nm3，降幅40％。



     东南大学Zeng Dong等人研究了挥发分在10.02～39.81%范围的三种煤作为携带流反应器再燃燃料的降氮性能。


         气体再燃技术的应用前景和相关法规：



     全世界每年生产煤炭大约4750Mt，大型电站锅炉中煤粉的燃烧占世界煤炭总消费的50％以上，发电量占世界总发电量的40％左右。电站煤粉锅炉燃烧生成的氮氧化合物(NOx)对酸雨和光化学烟雾的形成