阿米那的分级燃烧炉内脱硝技术

piaofei816

我把阿米那的分级燃烧炉内脱硝技术发给大家共享，希望有机会与大家合作。我的QQ是：717835597     

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低NOx燃烧方案                                                                                 

    NO系列低NOx燃烬风系统是LP Amina 公司的核心技术，主要由NO30、NO50、NO70 三大方案组成。低NOx系统基于空气分级原理， 通过增加燃烬风系统降低NOx排放量，同时兼顾强化燃烧、提高燃烧效率，防止结渣、高温腐蚀，优化机组性能等。我们针对不同客户情况，使用相应的燃烧布置方案。尽可能的保留原结构，保持锅炉运行参数不发生变化，实现改造的有效性和经济性。
低NOx方案的制定以对机组的全面了解和准确分析为前提，它涉及对机组设计、运行的数据的广泛采集和对比验证，方案设计基于合理有效的机组信息，采用计算流体力学模拟软件，并结合综合模拟试验，对机组改造前后的情况进行比对，保证改造的有效性，经济性和可靠性。

针对不同锅炉的低NOx解决方案
    LP Amina根据客户需求提供一系列的低NOx解决方案。在美国有25%的电厂采用了我们的技术，应用在四角切圆、墙式燃炉和W火焰等形式的锅炉项目上，机组大小从50MW到1000MW。我们的方案基于对整个燃烧系统的评估，通常会包括燃烧器改造、增加OFA或SOFA等，达到降低NOx，减少结渣，提高锅炉效率的目的。

四角切圆炉解决方案

    LP Amina 提供三种方案帮助客户降低NOx。NO30方案保持原有风箱高度，压缩主燃烧区，尽可能利用原有OFA喷口。如锅炉没有OFA喷口，就需要改造现有风箱，转移一部分空气到顶部喷口。主风箱的顶二次风及上层煤粉喷口位置通常被用来安装新的OFA喷口。在这种情况下，主要是通过减少主燃烧区的氧气量达到减少燃料型NOx的目的。
NO50方案采用了火上风(SOFA)技术。在实验 室和实际应用中均已证实: SOFA喷口与主燃烧区域距离较远，能够很大程度上减少NOx的生成。NO30方案相对简单，因为它的OFA流量小，距离主燃烧区近，降低NOx的能力有限，而NO50方案，距离增加，风量增加，减少NOx的能力也有较大的提高。由于SOFA风与主燃烧区域分离，使得主燃烧区处于富燃料状态，这将有利于燃料型NOx转化成N２成分。同时，分级燃烧避免了炉内局部温度过高，这样也有利于减少热力型NOx的生成。

NO70方案综合了NO30和NO50， NO70能够最大程度上进行空气分级，是降低NOx最有效的方法。



墙式锅炉解决方案
    No70R低氮燃烧器应用于燃煤或煤油混燃的墙式燃炉。在全世界安装使用超过2000支。同四角切圆锅炉解决方案相同，No70R燃烧器在垂直和水平方向产生分级燃烧效果。 通过使用专利的文丘里喷口和低旋分配器，可以有效降低NOx。在喷口中心一次风聚集，形成富燃料区域，当通过分配器后，煤粉流被叶片分成四股，这些煤粉流螺旋状进入炉膛，产生煤粉与二次风的逐步混合。二次风依次通过挡板、燃烧器筒身及导流板进入炉膛，在燃烧器出口形成富燃料区，能有效降低燃料型NOx，同时降低了火焰的峰值温度，使得热力型NOx减少。

产品特性：
降低NOx：单独使用NO70R低氮燃烧器最高可降低50%的NOx排放，配合使用SOFA系统，效果可达70%；
对UBC的影响：基本不会对UBC和锅炉效率产生影响；
两个独立通道控制气流，低旋分配器产生的分股气流能很好的保持风/粉比。
能有效降低燃料型NOx，同时降低了火焰的峰值温度，使得热力型NOx减少。

  



通常在燃烧烟煤的情况下，仅使用NO70R能降低NOx至450mg/Nm3，如果加上SOFA风可降低至300mg/Nm3，燃烧次烟煤可达到185/Nm3。

是否选择单调风/双调风燃烧器，有很多影响因素。根据客户的需求，如NOx排放需求、预算等，向客户[s:152]最经济有效的方案。
\"W\" 火焰锅炉
NO70W低氮燃烧器可以应用于\'W\'火焰锅炉。通过风/粉的分配、混合和控制，达到减少NOx 的目的。三次风通过外部风口进入，或在燃烧器内有三次风通道。NO70W燃烧器一直在改进中。






最新式的燃烧器带有摆动的煤粉喷嘴，可以远程调整角度。喷嘴可以在±20°上下摆动，有效控制蒸汽温度、火焰、NOx和结渣。

喷嘴由高强合金制造，延长使用寿命，保证可靠性。喷嘴也可由手动进行调节。


产品特性：
摆动式煤粉喷嘴
增强火焰附着性
在对UBC和CO基本不影响的条件下，减少NOx
更好的控制蒸汽温度
减少炉膛结渣
分隔式风箱
促进分级燃烧
单独控制OFA和燃烧器的气流

低NOx方案：
针对\'W\'火焰锅炉，改造的内容包括新的燃烧器（分隔式风箱和摆动喷嘴），SOFA系统，通过CFD模拟来确定最终方案。应用独特的分隔式风箱，能够分别控制SOFA和燃烧器中的气流。
在大多数的\'W\'火焰锅炉中都可以应用摆动喷嘴，它的好处不仅能降低NOx, 还可以通过降低UBC、干烟气损失来增进锅炉效率，更好的控制蒸汽温度。

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<案例介绍—江苏宜兴电厂 2x135MW>

宜兴电厂是该地区的主要集中供热热源企业，这两台机组担负着大部分的供热任务。机组在2004年正式运营至今。由于该地区对氮氧化物的排放有限制要求，而且有环保收费，所以电厂希望能够降低Nox的排放量，减少环保费用，同时改善锅炉燃烧状况，提高锅炉效率。阿米那公司综合考虑了业主的需求，制定了经济、有效的改造方案，最终获得了该项目的合同。

宜兴电厂#8和#9锅炉由哈尔滨锅炉厂提供，自然循环、中间再热、单炉膛、中间仓储式，四角切圆煤粉炉，过热蒸汽量480/h。锅炉通过两台球磨机向四层燃烧器供应煤粉，且在主风箱之上布置了具有高风粉比的三次风。 燃烧煤种为烟煤。
[存在的问题]
1 氮氧化物排放超标，排放浓度约500mg/Nm3；
2 存在较严重的结焦现象，尤其在一/三次风喷口周围；
3 部分燃烧器筒身有超温现象；
[改造后效果]
经过阿米那公司的改造，结果如下：
改造前 改造后(承诺) 改造后(实际)
Nox 520mg/Nm3 300mg/Nm3 260mg/Nm3
UBC 2.1% 1.7% 1.5%
同时结焦现象和筒身超温现象得到了很好的解决，并取得了客户的认同。详细数据见附件。

[锅炉主要设计参数及燃煤特性]
主要设计参数


序号  名称
单位
设计数据

1
过热器流量
t/h
480

2
再热器流量
t/h
429.4

3
汽包工作压力
MPa
15.1(表压)

4
过热器压力
MPa
13.73（表压）

5
再热器压力（进／出）
MPa
3.578／3.402（表压）

6
过热器温度
℃
540

7
再热器温度
℃
358／540

8
給水温度
℃
244.7

9
冷风温度
℃
23

10
热风温度
℃
321

11
排烟温度
℃
134

12
锅炉温度
℃
1006

13
炉膛截面积热负荷
106KJ/h·m2
13.06

14
炉膛容积热负荷
103KJ/ m3·h
439.9

15
排烟热损失q2
%
6.20

16
化学未完全燃烧热损失q3
%
0

17
机械未完全燃烧损失q4
%
1.2

18
散热损失q5
%
0.37

19
灰渣物理热损失q6
%
0.09

20
总热损失
%
7.85

21
锅炉计算效率（按低位发热量）
%
92.15

22
保证效率
%
92.0




煤种特性


序号  名称
符 号
单 位
设计煤种
校核煤种

1
工业分析


收到基水份
Mt
%
6.7
9.17

收到基灰份
Aar
%
31.37
31.72

收到基挥发份
Var
%
14.76
17

收到基低位发热量
Qnet.ar
MJ/kg
20.38
18.477

2
元素分析


收到基碳
Car
%
52.39
48.51

收到基氢
Har
%
3.14
3.02

收到基氧
Oar
%
5.1
5.93

收到基氮
Nar
%
0.92
0.94

收到基硫
Sar
%
0.38
0.71

3
哈氏可磨指数
HGI
  
70
  

4
灰熔点
  
  
  
  


变形温度
DT
℃
1220
1260


软化温度
ST
℃
>1500
1300


熔化温度
HT
℃
>1500
  


流动温度
FT
℃
>1500
1400


[工程内容]
根据改造目的和现场实际情况，综合考虑各种因素，采用我公司的NO70系列的技术和产品为其量身定做了解决方案，具体范围如下：
1 主风箱改造
针对客户的具体情况，设计了新的一次风及二次风喷口，并重新调整各燃烧器喷口的位置。
2 分离式燃尽风(SOFA)风箱带改造
SOFA管道与主二次风管道相连，抽取部分二次风送至SOFA喷口。根据计算，分离式燃尽风(SOFA)的喷口布置在主燃烧区上方。新设计添加的燃尽风风箱带布置于主风箱上方，并围绕整个炉膛。
3 新增风道及支吊
所有自二次风箱至SOFA喷口的连接风道以及风道的支吊件由阿米那公司设计提供。
4 SOFA风水冷壁开孔及所需弯管和密封
新增SOFA风处水冷壁的开孔及开孔处密封部件由阿米那公司设计提供。
5 空气测量系统
新型的测量装置，准确的检测风量的变化。
6 控制系统修改
为了保证新的燃烧系统的正确运行，业主需要对燃烧系统所相关的控制设置进行修改：

燃尽风风门挡板控制
一/二风门挡板控制
O2 控制
现有O2控制曲线需根据现场调试结果进行相应调整。阿米那公司安装风量测试设备，数据显示在DCS系统中；提供风门控制导则，指导电厂在逻辑保护中进行修改。
阿米那公司提供现场的安装指导，并为电厂的运行维护人员提供培训，使熟练掌握对新燃烧系统的运行调整。
[计算机流体模拟(CFD)结果]
阿米那公司为该项目改造前后分别做了CFD的模拟，从仿真结果上看，阿米那的改造方案使锅炉运行的状况，得到了很大的改善：



※炉膛温度

<案例介绍—江苏宜兴电厂 2x135MW>

宜兴电厂是该地区的主要集中供热热源企业，这两台机组担负着大部分的供热任务。机组在2004年正式运营至今。由于该地区对氮氧化物的排放有限制要求，而且有环保收费，所以电厂希望能够降低Nox的排放量，减少环保费用，同时改善锅炉燃烧状况，提高锅炉效率。阿米那公司综合考虑了业主的需求，制定了经济、有效的改造方案，最终获得了该项目的合同。

  

宜兴电厂#8和#9锅炉由哈尔滨锅炉厂提供，自然循环、中间再热、单炉膛、中间仓储式，四角切圆煤粉炉，过热蒸汽量480/h。锅炉通过两台球磨机向四层燃烧器供应煤粉，且在主风箱之上布置了具有高风粉比的三次风。 燃烧煤种为烟煤。
[存在的问题]
1 氮氧化物排放超标，排放浓度约500mg/Nm3；
2 存在较严重的结焦现象，尤其在一/三次风喷口周围；
3 部分燃烧器筒身有超温现象；
[改造后效果]
经过阿米那公司的改造，结果如下：
改造前 改造后(承诺) 改造后(实际)
Nox 520mg/Nm3 300mg/Nm3 260mg/Nm3
UBC 2.1% 1.7% 1.5%
同时结焦现象和筒身超温现象得到了很好的解决，并取得了客户的认同。详细数据见附件。

[锅炉主要设计参数及燃煤特性]
主要设计参数


序号  名称
单位
设计数据

1
过热器流量
t/h
480

2
再热器流量
t/h
429.4

3
汽包工作压力
MPa
15.1(表压)

4
过热器压力
MPa
13.73（表压）

5
再热器压力（进／出）
MPa
3.578／3.402（表压）

6
过热器温度
℃
540

7
再热器温度
℃
358／540

8
給水温度
℃
244.7

9
冷风温度
℃
23

10
热风温度
℃
321

11
排烟温度
℃
134

12
锅炉温度
℃
1006

13
炉膛截面积热负荷
106KJ/h·m2
13.06

14
炉膛容积热负荷
103KJ/ m3·h
439.9

15
排烟热损失q2
%
6.20

16
化学未完全燃烧热损失q3
%
0

17
机械未完全燃烧损失q4
%
1.2

18
散热损失q5
%
0.37

19
灰渣物理热损失q6
%
0.09

20
总热损失
%
7.85

21
锅炉计算效率（按低位发热量）
%
92.15

22
保证效率
%
92.0




煤种特性


序号  名称
符 号
单 位
设计煤种
校核煤种

1
工业分析


收到基水份
Mt
%
6.7
9.17

收到基灰份
Aar
%
31.37
31.72

收到基挥发份
Var
%
14.76
17

收到基低位发热量
Qnet.ar
MJ/kg
20.38
18.477

2
元素分析


收到基碳
Car
%
52.39
48.51

收到基氢
Har
%
3.14
3.02

收到基氧
Oar
%
5.1
5.93

收到基氮
Nar
%
0.92
0.94

收到基硫
Sar
%
0.38
0.71

3
哈氏可磨指数
HGI
  
70
  

4
灰熔点
  
  
  
  


变形温度
DT
℃
1220
1260


软化温度
ST
℃
>1500
1300


熔化温度
HT
℃
>1500
  


流动温度
FT
℃
>1500
1400


[工程内容]
根据改造目的和现场实际情况，综合考虑各种因素，采用我公司的NO70系列的技术和产品为其量身定做了解决方案，具体范围如下：
1 主风箱改造
针对客户的具体情况，设计了新的一次风及二次风喷口，并重新调整各燃烧器喷口的位置。
2 分离式燃尽风(SOFA)风箱带改造
SOFA管道与主二次风管道相连，抽取部分二次风送至SOFA喷口。根据计算，分离式燃尽风(SOFA)的喷口布置在主燃烧区上方。新设计添加的燃尽风风箱带布置于主风箱上方，并围绕整个炉膛。
3 新增风道及支吊
所有自二次风箱至SOFA喷口的连接风道以及风道的支吊件由阿米那公司设计提供。
4 SOFA风水冷壁开孔及所需弯管和密封
新增SOFA风处水冷壁的开孔及开孔处密封部件由阿米那公司设计提供。
5 空气测量系统
新型的测量装置，准确的检测风量的变化。
6 控制系统修改
为了保证新的燃烧系统的正确运行，业主需要对燃烧系统所相关的控制设置进行修改：

燃尽风风门挡板控制
一/二风门挡板控制
O2 控制
现有O2控制曲线需根据现场调试结果进行相应调整。阿米那公司安装风量测试设备，数据显示在DCS系统中；提供风门控制导则，指导电厂在逻辑保护中进行修改。
阿米那公司提供现场的安装指导，并为电厂的运行维护人员提供培训，使熟练掌握对新燃烧系统的运行调整。
[计算机流体模拟(CFD)结果]
阿米那公司为该项目改造前后分别做了CFD的模拟，从仿真结果上看，阿米那的改造方案使锅炉运行的状况，得到了很大的改善：



※炉膛温度



从图中可以看出，炉膛出口的排烟温度没有变化，保证锅炉参数不变；控制炉膛内的高温点，有效的减少热力型Nox的生成。



※氮氧化物(Nox)的浓度



从图中可以看出，未改造前，在主燃烧区产生大量的Nox，经过原有的OFA得到很小程度的减少，在炉膛出口处Nox的浓度是很高的；改造后，虽然在主燃烧区也产生了大量的Nox，但是由于在主燃烧区氧气浓度降低，氧化性氛围减弱，且温度降低，浓度相比于改造前大大减小，在经过过燃区时，由于还原性的作用，NOx在炉膛出口处的NOx浓度下降时非常明显的。



※炉内流场分布



改造后，改善了炉内流场的分布状况，促进空气与可燃物间的混合，并保持火焰中心不发生偏移。引入分离式燃尽风，加速上升烟气的扰动，促进可燃物随烟气上升过程中的再次充分燃烧。



※大颗粒碳在炉膛内轨迹



经过改造，增加了炉内空气场的扰动，更多的碳粒会随烟气的上升而向上运动，减少降到灰斗的几率，同时会带动热量与上方的换热元件进行热交换。



※未燃烬碳(UBC)的沉积率



图中表明，在经过改造之后，主燃烧区产生的未燃尽碳会在过燃区充分燃烧，而不是随烟气带出，或沉积到灰斗，这样使燃烧效率提高，进而提高锅炉的热效率。



[项目总结]
宜兴项目是阿米那公司在国内的第一个成功案例，不仅在超额完成了在技术协议中所保证关于NOx排放和UBC的要求，而且使炉膛出口的氧量减小，减小了排烟热损失，提高了锅炉的热效率，而且保证锅炉的其它运行数据保持原来的良好的状态。

通过改造，使该锅炉的Nox排放达到了国家标准，减少了相当数量的环保收费，并在现阶段避免安装昂贵的SCR系统；优化了燃烧状况，提高锅炉效率，使燃煤适应性更广。阿米那公司希望能在全国推广此项技术，为国家的环保计划、降低NOx排放贡献自己的力量，并保证锅炉的安全、稳定、经济运行，为企业降低成本，取得更好的经济效益而努力。

Winnie

参考一下。。。谢谢楼主

elvishrong

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