(技术部分)华威和田脱销及锅炉低碳燃烧改造投标文件

针对本420t/h锅炉情况，我们决定采用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，即为低NOx燃烧技术。根据我们在以前煤粉锅炉上的改造经验，在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。

1.首先采用低过量空气燃烧，使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制NOx的生成。这是一种最简单的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15－20%。但如炉内氧浓度过低（3%以下），会造成浓度急剧增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时，应选取最合理的过量空气系数。

所以我们将对燃烧器喷嘴的布置和结构进行重新设计和布置，提高喷嘴出口处的煤粉局部浓度，增强喷嘴出口处煤粉与空气混合的面积，增大喷嘴出口气流卷吸热烟气的能力。保证煤粉气流在低氧状况下的着火能力，抑制燃料型NOx的生成。

2 .采用空气分级燃烧，基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70－75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α＜1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在这一燃烧中的生成量。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA（over fire air）――称为\火上风\喷口送入炉膛，与第一级燃烧区在\贫氧燃烧\条件下所产生的烟气混合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分两级供入炉内，故称为空气分级燃烧法。

这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内的过量空气系数越小，抑制NOx的生成效果越好，但不完全燃烧产物越多，导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此为保证既能减少NOx的排放，又保证锅炉燃烧的经济性和可靠性，必须正确组织空气分级燃烧过程。

我们采用空气分级燃烧方法改造现有煤粉炉，对目前布置燃烧器的原有炉膛进行改装，增加顶层燃烧器改作\火上风\喷口，将原来由顶层燃烧器送入炉膛的煤粉中形成富

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燃料燃烧，从而NOx生成。可降低15－30%。在新设计的锅炉炉膛的燃烧器上方设\火上风\喷口。

3 燃料分级燃烧，在燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会发生NO的还原反应，反应式为： 4NO+CH4 =2N2+CO2+2H2O

2NO+2CnHm+(2n+m/2-1)O2 =N2+2nCO2+mH2O 2NO+2CO =N2+2CO2 2NO+2C =N2+2CO 2NO+2H2 = N2+2H2O

利用这一原理，将80-85%的燃料送入第一级燃烧区，在α>1条件下，燃烧并生成NOx。送入一级燃烧区的燃料称为一次燃料，其余15-20%的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区（此处就是指将三次风喷嘴），在α<1的条件下形成很强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的NOx在二级燃烧区内被还原成氮分子，二级燃烧区又称再燃区，送入二级燃烧区的燃料又称为二次燃料，或称再燃燃料。在再燃区中不仅使得已生成的NOx得到还原，还抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放浓度进一步降低。

一般，采用燃料分级可使Nox的排放浓度降低50%以上。在再燃区的上面还需布置\火上风\喷口，形成第三级燃烧区（燃尽区），以保证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。这种再燃烧法又称为燃料分级燃烧。

燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉炉可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉炉更多采用碳氢类气体或液体燃料作为二次燃料，这是因为和空气分级燃烧相比，燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃烧区，这合行燃料和烟气在再燃区内的仪时间相对较短，所以二次燃料宜于选用煤粉作为二次燃料，也要采用高挥发分易燃的煤种，而且要磨得更细。

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4.为了达到降低NOx排放的效果，我们首先采用一、二次风正反切园的技术，如下

图所示：

采用一、二次风正反切园的技术的主要作用是，

1）.首先使一次风煤粉气流按逆时针方向布置，喷入炉膛。使煤粉及时有效进入高温低氧区着火，实现低氧燃烧，可有效降低燃烧初期的NOx生成，加大煤粉颗粒在炉膛内的停留时间。

2）.然后被动能较大的二次风卷吸，进入顺时针方向旋转。此时已着火的煤粉正需要大量的氧气，被二次风卷吸后能得到大量的氧气，正好达到分级燃烧的目的，补充燃烧的需要。

3）.同时一、二次风射流方向的差异性可保证，加大煤粉燃烧中后期的混合，可有效降低飞灰可燃物含量。

4）.然后将上二次风进行再次返切，在燃烧气团的上部进行消旋，可有效降低炉膛出口烟气的均匀性，防止产生烟温偏差。

5）. 采用一、二次风正反切园后，由于二次风的切园大，将会在锅炉炉膛的四周形成一圈氧化性气氛，对防止结焦和防止炉膛水冷壁的高温腐蚀极为有利。 5. 对燃烧器的整体设计采用燃料分级燃烧（见锅炉燃烧器图）。

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为了有效地降低NOx排放，再燃区是关键。因此需要研究在再燃区中影响Nox浓度值的因素。因此必须对燃烧器进行集中布置，使煤粉集中燃烧。

由于局部的高温高氧区，不利于控制氮氧化物生成。因此为了实现较的NOx排放，同时保证较好的防渣、高效燃烧性能，必须对原燃烧器进行改造。

我们将设计燃烧器从下至上大致分为三个区，从下至上依次为氧化燃烧区、还原区及燃尽区。 1）

燃烧器喷嘴布置从下向上，在燃烧器的上方约2000—2500mm处单独增加一层

二次风喷嘴，并设置风门等设备。主要是改造后能使锅炉采用低氧燃烧、分级送风方法来降低NOX排放。 2）

由于锅炉燃烧煤种的变化频繁，而降低NOx的方法主要还是靠燃烧调整，因此

我们这次改进燃烧器装置中的调节功能，增加和改善风门调节装置，以及喷嘴头部的水平摆动和上下摆动功能，使燃烧调节方便。

3）为了采用低氧燃烧和分级送风方法来降低NOX排放，对两个一次风喷嘴进行改造，可使得在锅炉运行时，操作上要尽量降低一次风量，为此对一次风煤粉喷嘴进行改造，使煤粉混合物能在低氧下燃烧，使燃烧初期产生的NOX量降低，并有助于煤的着火和稳定燃烧。

4）改变原燃烧器的外形尺寸的前提下，拉开一次风和上二次风的距离。 5）对中部二次风喷嘴出口截面尺寸改造，将此部分空气送到上部喷嘴去。 6）顶部二次风喷嘴采用专利技术设置了二次风水平摆动调节装置，在燃烧器箱壳外侧设有调节螺母，在调整至最佳空气动力场后固定调节螺母并做上标记。

7）保留原下一次风管中的小油枪结构。但是改造下一次风喷嘴，降低下一次风喷嘴的风量。将此部分空气送到上部喷嘴去。在底层二次风喷嘴后部配置油枪点火装置安装用法兰，可将油枪点火装置置于其中，作为锅炉启动点火之用。

8）将空气纵向分级，实现低NOx排放，空气分级是降低NOx的炉内重要技术手段，通过高温低氧还原区的建立，实现已生成的NOx还原，可大幅度降低NOx生成。

9）采用低NOx燃烧器的同时实现稳燃及降低NOx功能，一次风射流方向配合一次

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风集中布置及一次风喷口的浓淡形式有利于在炉膛主燃烧器区域组织一个高温低氧的燃烧核心区，煤粉气流准确及时的进入高温低氧的核心区域后，较低的过量空气系数，相对较高的燃烧温度，对煤粉及时有效的燃烧都会形成有利的条件。同时，在较低的过量空气系数下，燃料型NOx的生成会得到有效抑制，较低的燃烧温度可在根本上抑制温度型NOx的产生，从而达到炉内燃烧深度降低NOx的目标。

10）将二次风进行反切分布措施防止炉内结渣及高温腐蚀，通过一、二次风射流反切组合，在炉内形成中心区和近壁区双区分布，非常有利于防结渣。

11）进行喷嘴两侧不同面积布置周界风喷口，可以在炉内水平断面形成浓淡分布的同时，有效形成对水冷壁的保护，形成一股贴壁风。以次作为我公司技术特色的一部分，在历次改造中均证明其对降低NOx和保护水冷壁有积极的作用。作为二次风的一部分，贴壁风射流方向与水冷壁一致，并且位置处于近水冷壁区域，这部分二次风不直接混入主燃烧区域，而是随着煤粉燃烧，有组织的及时补入，同时，这部分二次风在近壁区域形成了较高的氧化性气氛，在有效冷却冲击的高温灰粒防治炉膛结渣的同时，可抑制水冷壁的高温腐蚀。（见下图）

一次风喷嘴具有钝体，喷嘴出口形状为波形，可最大限度地卷吸喷嘴周围的热烟气，采用浓淡分离技术，提高着火和低氧燃烧。并且增加周界风，适用于调节燃烧情况。

12）在喷嘴的设计中对一次风的集中浓淡布置和大回流钝体（见下图）。改造后一次风的集中布置，在一次风射流的近喷口区域形成较高的煤粉浓度，大回流钝体能最大程度的卷吸高温烟气加大高温烟气对煤粉的传热，保证一次风着火时间提前，相对于普通的一次风形式，相当于进一步增加了煤粉的停留时间。

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