第32卷第9期鍋爐技術(shù)VoL.32,No.92001年9月BOILER TECHNOLOGYSep., 2001文章編號(hào): CN31-1508 (2001)09-0011-04無(wú)煙煤與貧煤的混煤NOx排放特性的實(shí)驗(yàn)研究方立軍，高正陽(yáng)，殷立寶，張?jiān)拢罴幼o(hù)，閻維平(華北電力大學(xué)29號(hào)信箱，河北保定071003)關(guān)鍵詞:混煤; NOx 排放特性;燃盡特性摘要:利用小型煤粉燃燒試驗(yàn)臺(tái)對(duì)貧煤、無(wú)煙煤及其3種配比的混煤進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,分析了上述煤種在不同配風(fēng)下NOx的生成規(guī)律,并對(duì)其燃盡特性進(jìn)行了研究,提出實(shí)現(xiàn)混煤高效低污染燃燒的過(guò)量空氣系數(shù)范圍.中圖分類號(hào): X77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A燒器為旋流式.配有數(shù)據(jù)記錄和控制系統(tǒng)、燃燒0引言系統(tǒng)、冷卻煙氣系統(tǒng)和旋風(fēng)分離系統(tǒng)。圖1為煤燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的污染物主要是氮氧化物和粉燃燒試驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)示意圖。硫氧化物. NOx對(duì)大氣的污染問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視11.有關(guān)資料表明，電站鍋爐的NOx排放量占各種燃燒裝置NOx排放量總和的一半以電上,而且80%左右是由煤粉鍋爐排放的[2]。目前,和1號(hào)加國(guó)內(nèi)許多大型機(jī)組采用設(shè)計(jì)煤種中貧煤摻燒無(wú)煙|夢(mèng)煤的方式，這種方式對(duì)劣質(zhì)煤的利用帶來(lái)了一定口2號(hào)確|的經(jīng)濟(jì)效益,然而國(guó)內(nèi)對(duì)該類混煤的研究還不充03號(hào)分,尤其是對(duì)其污染物排放規(guī)律的研究基本是一04號(hào)項(xiàng)空白.因此，對(duì)燃用上述煤種的NOx生成機(jī)理開(kāi)數(shù)據(jù)采集處展研究,提高鍋爐的效率、降低NOx排放量是十分理輸出系統(tǒng)賚矍香重要的.本文結(jié)合上述單煤的一些特點(diǎn),對(duì)混煤的引風(fēng)機(jī)+eL手06號(hào)NOx排放特性和燃盡特性進(jìn)行了分析和研究.圖1煤粉燃燒試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)示意圖1試驗(yàn)設(shè) 備和方法說(shuō)明: 圖中1號(hào)~6號(hào)為沿爐膛縱向自上而下6個(gè)測(cè)孔1.1試驗(yàn)系統(tǒng)概述煙氣采集和分析系統(tǒng)如圖2所示。煙氣分析煤粉燃燒試驗(yàn)臺(tái)是模擬電廠鍋爐爐內(nèi)燃燒系統(tǒng)采用德國(guó)ROSEMONT公司生產(chǎn)的煙氣分工況的試驗(yàn)設(shè)備.該試驗(yàn)臺(tái)的出力為363MJ/h,析儀;MH中國(guó)煤化工co. CO2. so2. NO爐膛內(nèi)徑為300mm,高2580mm,垂直布置,燃及0CNMHG生線檢測(cè).收稿日期: 2001-03-27基金項(xiàng)目:本研究獲電力行業(yè)青年科技促進(jìn)費(fèi)項(xiàng)目資助.作者簡(jiǎn)貪方嬴痛軍,工學(xué)碩士,現(xiàn)為華北電力大學(xué)動(dòng)力系教師。2鍋爐技術(shù)第32卷0-通過(guò)調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一次風(fēng)風(fēng)溫為4室溫,二次風(fēng)風(fēng)溫為250C.具體實(shí)驗(yàn)工況見(jiàn)表2.52試驗(yàn)結(jié)果 與試驗(yàn)分析‘2.1單煤及混煤NO排放的試驗(yàn)結(jié)果圖2煙氣采集及分 析系統(tǒng)流程圖單煤及其混煤爐膛出口處NO濃度分布見(jiàn)1-取樣槍; 2-濾杯; 3-干燥劑; 4-流 量計(jì);5-真空泵; 6-煙氣分析儀圖3,沿爐膛縱向的NO濃度分布見(jiàn)圖4~圖8.1.2試驗(yàn)工況800NO濃度(6%02)試驗(yàn)?zāi)M了貧煤和無(wú)煙煤及其3種配比混50 t煤在不同工況下的NO排放情況.試驗(yàn)用貧煤和00 F無(wú)煙煤的工業(yè)分析如表1.無(wú)煙煤與貧煤分別按g 6503:1.1:1.1:3的比例進(jìn)行混配，簡(jiǎn)稱為混煤i 600x1r。貧煤(wp31).混煤(wp11)和混煤(wp13).有資料表o貧煤:無(wú)煙煤=3:1▲英煤:011:明,混煤的I業(yè)分析成分可由單煤的相應(yīng)組分算00x貧煤:無(wú)煙煤=1:3冪無(wú)煙煤s0術(shù)平均得到，能夠滿足工業(yè)要求。工況(1~S,8~12, 1-20226,28-32)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,控制爐內(nèi)總的過(guò)量空氣系數(shù)是圖3試驗(yàn)煤樣爐膛出口處的NO濃度分布表1試驗(yàn)煤樣的工業(yè)分析水分(MD)灰分(A,ad)揮發(fā)分(V,ad)固定碳(Fc,ad)高位發(fā)熱量(Qgr,ad)煤種%MJ/kg無(wú)煙煤0.7826.199.4263.6124.84貧煤0.7927.214.4457.5724.745表2實(shí)驗(yàn)工況工況實(shí)驗(yàn)煤種過(guò)量空氣系數(shù)a .過(guò)量空氣系數(shù)a1.09118混煤(wp31)1.1361.133191.1491.1881.2141.2021.2722混煤(wp11)1.061.108231.11.224241.1531.0301.1661.068261.232101.12271.1091128混煤(wp13)1.076121.197汨惜---1211.143中國(guó)煤化工1.01.17141.154:YHCNMHG1.18315無(wú)煙煤.1.209321.25161.0443371.084 .第9期方立軍，等:無(wú)煙煤與貧煤混煤NOx排放特性的實(shí)驗(yàn)研究13NO(貧煤)▲工況6NO(無(wú)煙煤:貧煤=1:3)▲工況33◆工況7工950是850是,750700罵器Ss050 t這400250谷350t1號(hào)2號(hào).3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)150 l1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)、6號(hào)測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)圖4貧煤沿爐膛 縱向的NO濃度分布圖8混煤(wp13)沿爐膛縱向 的NO濃度分布NO(無(wú)煙煤)▲工況15燃盡事Bc◆工況14。■工況13下9500.95 t是7508管S50雖0.9。貧煤0貧煤:無(wú)煙煤費(fèi):1到350.85貧煤:無(wú)煙煤=1:1x貧煤:無(wú)姻煤=1:3葦無(wú)煙煤1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)測(cè)點(diǎn)工況(1-5,8- 12, 16~20,22-26,28~32)圖5無(wú)煙煤沿爐膛縱向的 NO濃度分布圖9試驗(yàn)煤樣不同 工況下的燃盡情況NO(wp31)▲工況21燃盡率Bc000.8650罵5000.6臺(tái)出350貧煤(工況6)0.4 f貧煤:無(wú)煙煤=3:1《工況21)夢(mèng)200鉆煤:無(wú)煙煤二1:1 (工227)0.2公座:無(wú)煙煤-1:3 (二次3)50無(wú)煙煤(工沈14)0|圖6混煤(wp31)沿爐膛 縱向的NO濃度分布圖10試驗(yàn)煤樣沿爐膛縱向燃盡情況950 (NO(無(wú)煙煤:貧煤=1:1).工況27率由灰分示蹤法確定[3]。2.3試驗(yàn)結(jié)果分析是750一2.3.1單煤及其混煤NO生成規(guī)律器S50燃煤產(chǎn)生的NOx可分成燃料型NOx.熱力e 350型NOx和快速型NOx三種類型,在試驗(yàn)中,爐內(nèi)最高溫度低于1500C,因此可認(rèn)為試驗(yàn)中生150 L成的NO主要為燃料型NOx.圖7混煤(wp31) 沿爐膛縱向的NO濃度分布中國(guó)煤化工I0濃度沿爐膛軸向2.2單煤及混煤的燃盡情況分布MHCNMHG出，無(wú)煙煤、貧煤及試驗(yàn)煤種在不同工況下穩(wěn)定燃燒時(shí),自爐膛其混煤燃燒過(guò)程中在爐膛的上半部NO濃度沿底部6號(hào)取樣孔取得灰樣的燃盡率比較及各煤爐膛向下迅速增加,這說(shuō)明在煤粉燃燒的前期種沿程燃盡率比較見(jiàn)圖9.圖10.各煤種的燃盡NO隨燃燒的進(jìn)行迅速生成;在爐膛下半部,NO1鍋爐技術(shù)第32卷濃度沿爐膛向下基本不變或稍有減少,說(shuō)明在煤煤(wp13)的變化波動(dòng)較大,混煤(wp31)在a為粉燃燒的后期NO的生成基本停止,甚至有部分1.084~ 1.136時(shí),燃盡率較高;混煤(wp13)在aNO被還原。這表明NO主要在燃燒前期生成,在為1.17~ 1.183時(shí)燃盡率較高.可見(jiàn),過(guò)量空氣系燃燒后期則基本不再生成,甚至被部分還原.因數(shù)是影響燃盡率的一個(gè)重要方面,對(duì)于上述不同此可將NO釋放過(guò)程分為前期快速生成階段和煤種,合適的過(guò)量空氣系數(shù)可使燃盡率提高.后期穩(wěn)定階段.在這兩個(gè)階段影響NO含量的影同樣,對(duì)于上述煤種過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)NO的影響因素不同,前期主要是揮發(fā)分、溫度、過(guò)量空氣響也存在著一個(gè)波動(dòng)性變化。如圖3所示,各煤種系數(shù)和焦碳燃燒等因素影響了燃料N的釋放與的爐膛出口處NO濃度變化受不同過(guò)量空氣系數(shù)氧化;后期則主要是焦炭及CO對(duì)NOx的還原。的變化影響是不同的。混煤(wp11)在a為1.16~這兩個(gè)階段內(nèi)N被氧化及NOx被還原決定了爐1.24時(shí)NO濃度相對(duì)較低;混煤(wp13)在a為膛出口煙氣內(nèi)NOx含量.1.17~1.183時(shí)NO濃度相對(duì)較低;而混煤(wp31)兩煤種混煤的NO濃度分布在爐內(nèi)只有一NO濃度的變化隨過(guò)量空氣系數(shù)的變化較為平緩,個(gè)峰值,這一情況與以往資料中認(rèn)為的兩煤種混在a為1.084~1.136時(shí)NO濃度相對(duì)較低。煤NO濃度存在兩個(gè)峰的結(jié)論有所不同[4),我們因此,通過(guò)上述分析可以得到,在一定過(guò)量認(rèn)為這主要是由于兩種煤的揮發(fā)分含量較為接空氣系數(shù)下,可以使上述混煤達(dá)到較高燃盡率和近,揮發(fā)分釋放并燃燒同步造成的.這一結(jié)論對(duì)較低NO排放量的目的.本文在分析試驗(yàn)結(jié)果的燃用上述混煤的電廠實(shí)際工作時(shí)爐內(nèi)采用何種基礎(chǔ)上,得出上述混煤最佳過(guò)量空氣系數(shù)的推薦配風(fēng)方式來(lái)控制NO的生成具有一定參考價(jià)值.范圍為:混煤(無(wú)煙煤:貧煤=3:1)的a為1.10~從試驗(yàn)煤樣沿爐膛縱向燃盡情況(如圖10)1.14,混煤(無(wú)煙煤:貧煤=1:1)的a為1.16~可見(jiàn),煤粉前期燃燒過(guò)程中(1號(hào)~3號(hào)孔),部分1.24,混煤(無(wú)煙煤:貧煤=1:3)的a為1.15~焦碳已參與燃燒,焦碳的燃燒提高了爐內(nèi)溫度,1.18.在上述范圍內(nèi), 3種不同摻燒比的貧煤與無(wú)促進(jìn)了各反應(yīng)的反應(yīng)速度,若此時(shí)氧量充分,煤煙煤可達(dá)到高效低污染的燃燒效果。中的N物質(zhì)會(huì)迅速釋放并被氧化生成NO.3結(jié)論不同煤種在不同工況下?tīng)t膛出口處的NO濃度分布(如圖3)顯示出,隨過(guò)量空氣系數(shù)的增加,通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析可得到如下結(jié)論:各煤種的NO量逐漸增大.可見(jiàn)不論單煤還是混煤,(1)無(wú)煙煤、貧煤及其混煤在燃燒過(guò)程中過(guò)量空氣系數(shù)是影響NO量高低的一個(gè)主要因素.NO的生成可分成兩個(gè)階段考慮,即前期快速生2.3.2單煤及其混煤的燃盡規(guī)律成階段和后期穩(wěn)定階段。這主要是由于兩個(gè)階段圖9所示為試驗(yàn)煤樣在不同工況下的燃盡影響NO形成的影響因素不同造成的。情況.無(wú)煙煤和貧煤隨過(guò)量空氣系數(shù)變化其燃盡(2)無(wú)煙煤、貧煤及其3種配比的混煤, NO特性的變化規(guī)律不同,無(wú)煙煤的燃盡特性受過(guò)量的前期生成特性與后期變化規(guī)律基本一致。并且空氣系數(shù)變化的影響較為明顯,在a為1.133附對(duì)于NO濃度沿爐膛軸向的分布，無(wú)論單煤還是近時(shí),燃盡率較高,而a為1.03~ 1.068時(shí),燃盡混煤均存在一個(gè)峰值,而不同于以往資料中所認(rèn)率較低;而貧煤燃盡情況的變化較為平緩,在a為的兩煤種混煤NO濃度存在兩個(gè)峰的結(jié)論。為1.188附近時(shí),燃盡率較高;且無(wú)煙煤較貧煤中國(guó)煤化工選擇對(duì)于由貧煤和無(wú)在相同工況下燃盡性能較差.對(duì)于由貧煤和無(wú)煙煙|YHCNMHG煤的NO排放量及燃煤組成的3種配比的混煤,混煤(wp11)燃盡率盡情況非常重要,合理的選擇過(guò)量空氣系數(shù)可以的變化隨過(guò)量空氣系數(shù)的變化較為平緩,在a為使混煤達(dá)到高效低污染的目的.由試驗(yàn)結(jié)果得到1.166附近時(shí)，燃盡率較高.而混煤(wp31)和混(下轉(zhuǎn)第19頁(yè))方方數(shù)據(jù)..第9期鄢曉忠，等:來(lái)賓電廠420t/h鍋爐汽溫偏低原因分析及技改措施的探討19及鍋爐負(fù)荷的高低來(lái)確定煤粉的細(xì)度:因?yàn)镽go造中，由于刮掉了其區(qū)域內(nèi)水冷壁管上的涂料,的設(shè)計(jì)值為22~28%,針對(duì)現(xiàn)在運(yùn)行煤質(zhì)情況,使結(jié)渣現(xiàn)象大大降低了。建議在運(yùn)行中,負(fù)荷較高時(shí)可取Rgo= 25 ~ 30%。(4)由于調(diào)整了燃燒器角度,且爐內(nèi)增設(shè)但隨著煤質(zhì)變差和負(fù)荷的降低R9o可以小些。了衛(wèi)燃帶,提高了爐膛出口溫度,化學(xué)不完全燃燒損失有所降低,機(jī)械不完全燃燒損失變化不4結(jié)論大,對(duì)于鍋爐效率沒(méi)有發(fā)生多大的變化。(1)該爐經(jīng)過(guò)上面的技改和調(diào)整,通過(guò)一參考文獻(xiàn)段時(shí)間的運(yùn)行,從運(yùn)行情況看:在70%負(fù)荷左右時(shí),過(guò)熱汽溫能達(dá)到537~ 540C,再熱汽溫能達(dá).[1]葛友康等.420t/h鍋爐汽溫偏低原因分析及改進(jìn)措施到540C,且減溫水投人了7t左右(I + II級(jí)),在[J].鍋爐技術(shù), 1986(3). .95%負(fù)荷時(shí),過(guò)熱汽溫達(dá)到了535C,再熱汽溫在[2]鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法[S].機(jī)械工業(yè)出版社, 1976.11.537C左右,減溫水量為6t/h左右?？梢钥闯?主[3] 曹漢鼎.鍋爐熱力計(jì)算方法與汽溫問(wèn)題的分析研究[J].汽溫提高了約11C,再熱汽溫提高了約6C.電力技術(shù), 1985.(2)排煙溫度為165C,與改前的統(tǒng)計(jì)數(shù)[4] 孫金武.淮陰電廠220t/h 鍋爐主汽溫偏低原因和改進(jìn)措據(jù)164C比，變化不大.原因是在運(yùn)行中煙氣擋施探討[J].鍋爐技術(shù), 1997(9).板能打開(kāi),增加了對(duì)流吸熱量,起到了調(diào)溫作用，[s]李永興.電站鍋爐爐膛出口溫度計(jì)算方法的研究與改進(jìn)從而不至提高排煙溫度.[J].動(dòng)力工程, 1992(12).(3)改前在燃燒器附近有結(jié)渣現(xiàn)象,在改 [6]陳學(xué)俊等.鍋爐原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社. 1981年版.Cause Analysis for the Steam Temperature of 420t/h boiler in Laibin PowerPlant being on low side and Discussion on Improvement MeasuresYAN Xiao-zhong, HUANG Zu-wen, LI Mao-jin, ZENG Wei, OUYANG Chang-shengKey words: 420t/h boiler; steam temperature being on low side; cause analysis; improvementmeasuresAbstract: Main causes of the main steam temperatures of DG420t/h boiler in Laibin PowerPlant being on low side are analyzed. On basis of actual operation conditions; solutions are pro-posed for such problem.(上接第14頁(yè))出版社, 1998.的上述混煤過(guò)量空氣系數(shù)的推薦范圍為:混煤[2]何佩鰲,電站系統(tǒng)工程,我國(guó)燃煤電廠NOx控制和潔凈燃(無(wú)煙煤:貧煤=3:1)的a為1.10~ 1.14,混煤燒技術(shù)[ M],1993,(1).(無(wú)煙煤:貧煤=1:1)的a為1.16-1.24,混煤[3]中國(guó)煤化工學(xué)與技術(shù)[ M ],無(wú)煙煤與(無(wú)煙煤:貧煤= 1:3)的a為1.15~ 1.18.”1HC N M H G詩(shī)性研究,1996,(2).[4]邱建榮等,華中理工大學(xué)學(xué)報(bào),混煤燃燒特性及污染物形成規(guī)律的研究[J],1993,(10)(增刊).{1]毛健雄,毛健全,趙樹(shù)民.煤的清潔燃燒[M],北京,科學(xué)(下轉(zhuǎn)第32頁(yè))32鍋爐技術(shù)第32卷.害氣體,排人大氣攝人人體危害健康,引起廣泛體易生的溫度區(qū)間,減少其排放量.關(guān)注.二嗯嘆等系在350~ 600C的溫度下富生,4結(jié)束語(yǔ)伴隨還原性氣氛共存,當(dāng)溫度高于750C時(shí)分解?，F(xiàn)有國(guó)家規(guī)定在溫度850C滯留2秒鐘,依(1)漿渣焚燒是在城市生活垃圾焚燒基礎(chǔ)此控制其排放量,試運(yùn)行中主燃室出口溫度達(dá)到上的托展,漿渣焚燒爐的一次試運(yùn)成功,為造紙此要求。另外還注意減少啟、停和壓火次數(shù),在業(yè)中的廢棄物綜合利用處理開(kāi)創(chuàng)了新途徑。啟、停時(shí)盡快提高升、降溫速率,從而縮小有害氣(2 )廢棄物焚燒處理,可消除危害,保護(hù)環(huán)境,The Operation of the First Unit of Pulp Residue IncineratorZHU Xin-qi, ZHANG Cai-gen, ZHANG Ji-meng et alKey words: pulp residue after paper-making; incineration treatment; waste heat recovery;boiler renovationAbstract: The pulp residue after paper -making is usually discarded as wastes, but HuazhongCompany makes a heat recovery through incineration. This article mainly introduces the charac-teristics of the pulp, thermolysis and combustion featrures, furnace internal procedure strcuture,relevant structure of the incinerator, electrical program control and operation etc.(上接第19頁(yè))Experimental Research on the NOx Emission Features of Anthraciteblended with Lean CoalFANG Li-jun, GAO Zheng-yang, YIN Li-bao, ZHANG Yue, LI Jia-hu, YAN Wei-pingKey words: blended coal; NOx emission features; burn- out featureAbstract: In light of the experiment on small pulverized coal test bed to study the lean coal, theanthracite and the blended coal with three different mixing ratio, this article analyzes the NOxgenerating law of the above coals under different air distribution and researches on their burn-outfeatures to give a coefficient range of excessive air which can realize a blended coal combustionof high efficiency and low pollution.中國(guó)煤化工MHCNMHG