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據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全北京市燃?xì)忮仩t保有量超過1萬(wàn)臺(tái),隨著“煤改氣”工程的繼續(xù)推進(jìn),燃?xì)忮仩t保有量仍將增加。水冷壁的沾污結(jié)渣情況會(huì)有很大改善,爐內(nèi)水冷壁吸熱增強(qiáng),爐膛出口煙溫下降,鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫下降。北京市大規(guī)模使用始于1998年陜京一線投產(chǎn),數(shù)據(jù)顯示,陜京線已累計(jì)向北京市輸送超過750億立方米。截止到2014年12月22日,當(dāng)年北京市已用掉106.88億立方米,與2004年的35億立方米相比增長(zhǎng)了2倍,在一次能源結(jié)構(gòu)中所占的比例,從1997年的0.5%增長(zhǎng)到2013年的14%,每年替代燃煤900多萬(wàn)噸,減少煤渣近百萬(wàn)噸,減少排放量0.8萬(wàn)噸。
低氮燃燒器是何物?這個(gè)很多市民都沒有聽說過的名詞,其實(shí)正是北京華盛經(jīng)緯科技發(fā)展有限公司引進(jìn)的一項(xiàng)環(huán)保新技術(shù),已初步試驗(yàn)成功,燃?xì)忮仩t氮氧化物排放濃度可以降低到30毫克/立方米以下。
預(yù)測(cè),隨著北京鍋爐排放新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,低氮燃燒器會(huì)在未來3到5年內(nèi)派上大用場(chǎng),用來提升大批小區(qū)供熱燃?xì)忮仩t的排放清潔度。
據(jù)介紹,新標(biāo)準(zhǔn)擬分為兩個(gè)階段實(shí)施:實(shí)施之日起至2017年3月31日,新建的燃?xì)夤I(yè)鍋爐氮氧化物排放必須低于80毫克/立方米,在用的(2007年9月1日前通過環(huán)評(píng)審批,下同)燃?xì)忮仩t必須低于150毫克/立方米;第二階段是自2017年4月1日起,新建鍋爐排放氮氧化物必須低于30毫克/立方米,在用的燃?xì)忮仩t必須低于80毫克/立方米。方式一:通過更換低氮燃燒器,加裝煙氣回流裝置的方式進(jìn)行改造,氮氧化物排放濃度低于30毫克/立方米的項(xiàng)目(1)單臺(tái)燃?xì)忮仩t容量小于等于4蒸噸:低氮鍋爐補(bǔ)助資金=2×鍋爐容量 3。
現(xiàn)在北京燃?xì)忮仩t氮氧化物的排放濃度,大致在120毫克/立方米至200毫克/立方米之間,如果要限期達(dá)到環(huán)保部門的要求,整合引進(jìn)的低氮燃燒器未來兩年將會(huì)有很大的需求?! ?
“很多人都誤認(rèn)為只有可吸入顆粒物才是霧霾的罪魁禍?zhǔn)?,其?shí),另一個(gè)成因——氮氧化物也不容忽視。中心在對(duì)層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了大量試驗(yàn)后,已在工程應(yīng)用上加以驗(yàn)證,以鏈條爐為代表的層燃爐可將NOx排放降低至250~300mg/Nm3?!?在日前舉行的北京地區(qū)燃?xì)忮仩t低氮燃燒研討會(huì)上,北京交通大學(xué)賈力表示,在北京供熱鍋爐大規(guī)模完成“煤改氣”后,大量燃?xì)忮仩t所產(chǎn)生的氮氧化物污染物也應(yīng)引起足夠的重視。目前,北京專門針對(duì)燃?xì)忮仩t研發(fā)的全預(yù)混低氮燃燒技術(shù)成功試點(diǎn),氮氧化物排放濃度可降至20毫克/立方米左右,比普通燃?xì)忮仩t減少約九成。
工業(yè)鍋爐上已有廣泛應(yīng)用,由于層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式不同、爐膛結(jié)構(gòu)不同,其原始NOx排放也有較大差異,一般來說,在未特意采用爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)時(shí),循環(huán)流化床NOx原始排放,一般在300mg/m3以下,也有部分項(xiàng)目排放在400mg/m3左右;以鏈條爐為代表的層燃爐NOx原始排放一般在300~600mg/Nm3,煤粉工業(yè)鍋爐為室燃鍋爐,NOx原始排放大致在400~600mg/Nm3。5(萬(wàn)元)(2)單臺(tái)燃?xì)忮仩t容量大于4蒸噸:低氮鍋爐獎(jiǎng)補(bǔ)資金=1。
層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐可根據(jù)燃燒方式的不同采用不同的低氮燃燒技術(shù)。針對(duì)層燃鍋爐配風(fēng)較常采用空氣分級(jí)以及煙氣再循環(huán)來實(shí)現(xiàn)低氮燃燒;在煙氣再循環(huán)對(duì)層燃鍋爐典型區(qū)段燃燒的影響下,結(jié)合空氣分級(jí)技術(shù)通過半焦催化還原NO;爐內(nèi)超級(jí)還原脫硝技術(shù)是近年來新興的爐內(nèi)脫硝技術(shù)手段,通過在燃燒火焰區(qū)域的合理位置噴氨,實(shí)現(xiàn)在高溫火焰中直接脫硝。循環(huán)流化床鍋爐低氮燃燒改造主要對(duì)二次風(fēng)口、給煤口的位置及分布進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,或是增加煙氣再循環(huán)系統(tǒng)等;在運(yùn)行方面,主要通過控制爐膛內(nèi)燃燒氧量,提高二次風(fēng)份額,降低給煤粒度,減少料層厚度等來降低氮氧化物的生成。煤粉工業(yè)鍋爐可結(jié)合室燃鍋爐的特點(diǎn),采用濃淡燃燒、空氣分級(jí)、煙氣再循環(huán)等多種手段實(shí)現(xiàn)低氮燃燒;通過在著火初期的構(gòu)建還原性氣氛,抑制燃料型NOx的大量生成;通過控制主燃燒區(qū)溫度分布,避免局部熱力型NOx生成量過高。
中心在對(duì)層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了大量試驗(yàn)后,已在工程應(yīng)用上加以驗(yàn)證,以鏈條爐為代表的層燃爐可將NOx排放降低至250~300mg/Nm3;循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐可將NOx排放降低至200mg/Nm3以下,如采用流態(tài)化超低氮燃燒技術(shù),可將初始排放降至100mg/m?3;左右;針對(duì)29MW及以上容量的室燃爐,可將NOx原始排放降至在300mg/Nm3以下。煙氣外循環(huán)(FGR)是燃燒器中一種非常有效降低氮氧化物排放的技術(shù),該技術(shù)對(duì)燃?xì)馊紵餍Ч貏e顯著。
1.更換燃燒器
低氮燃燒改造方式多樣,同時(shí)技術(shù)也相對(duì)復(fù)雜,改造過程中需要注意這些問題。
對(duì)于7.0MW(蒸發(fā)量10/t)以上的鍋爐不建議采用預(yù)混燃燒改造方式
當(dāng)然還需要注意,對(duì)于中心回燃式的鍋爐,不建議更換燃燒器的改造方式。
2.煙氣進(jìn)行處理
目前主要有燃料再燃,選擇性催化還原法、非選擇性催化還原法。但在實(shí)際監(jiān)測(cè)中也發(fā)現(xiàn),氮氧化物排放可控性較差。
而采用改善燃燒的技術(shù)手段仍是提高能源利用率,控制氮氧化物排放量的主要手段
而FGR(分級(jí)燃燒 煙氣回流技術(shù))和FPB(預(yù)混燃燒技術(shù))則是可供選擇的兩種主要燃燒方式。而“鄭州方快”的低氮鍋爐多采用該種方式。
FGR相對(duì)優(yōu)勢(shì)比較明顯,而歐洲地區(qū)多采用該方式。能有效降低燃燒溫度,同時(shí)還可以減少氮氧化物的排放量。其缺點(diǎn)在于需要增加風(fēng)機(jī)的功率。
FPB多在美國(guó)比較常見,預(yù)先混合空氣與燃?xì)?,提高燃燒效率,在高密度金屬纖維表面均衡燃燒,通過提高空間內(nèi)氧氣含量來減少氮氧化物。當(dāng)然其缺點(diǎn)就在于霧霾天氣情況下容易出現(xiàn)燃燒筒堵塞的問題。
低NOx燃燒器及低氮氧化物燃燒器,是指燃料燃燒過程中NOx排放量低的燃燒器,采用低氮燃燒器能夠降低燃燒過程中氮氧化物的排放。
在燃燒過程中所產(chǎn)生的氮的氧化物主要為NO和NO2,通常把這兩種氮的氧化物通稱為氮氧化物NOx。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,燃燒裝置排放的氮氧化物主要為NO,平均約占95%,而NO2僅占5%左右。
一般燃料燃燒所生成的NO主要來自兩個(gè)方面:一是燃燒所用空氣(助燃空氣)中氮的氧化;二是燃料中所含氮化物在燃燒過程中熱分解再氧化。在大多數(shù)燃燒裝置中,前者是NO的主要來源,我們將此類NO稱為“熱反應(yīng)NO”, 后者稱之為“燃料NO”,另外還有“瞬發(fā)NO”。除燃燒器本體及噴嘴外,該系統(tǒng)還包括有燃?xì)夤苈凡糠?、助燃風(fēng)部分以及控制部分。
燃燒時(shí)所形成NO可以與含氮原子中間產(chǎn)物反應(yīng)使NO還原成NO2。實(shí)際上除了這些反應(yīng)外,NO 還可以與各種含氮化合物生成NO2。在實(shí)際燃燒裝置中反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),[NO2]/[NO]比例很小,即NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2很少,可以忽略。
降低NOx的燃燒技術(shù)
NOx是由燃燒產(chǎn)生的,而燃燒方法和燃燒條件對(duì)NOx的生成有較大影響,因此可以通過改進(jìn)燃燒技術(shù)來降低NOx,其主要途徑如下:
選用N含量較低的燃料,包括燃料脫氮和轉(zhuǎn)變成低氮燃料;
降低空氣過剩系數(shù),組織過濃燃燒,來降低燃料周圍氧的濃度;
在過??諝馍俚那闆r下,降低溫度峰值以減少“熱反應(yīng)NO”;
在氧濃度較低情況下,增加可燃物在火焰前峰和反應(yīng)區(qū)中停留的時(shí)間。
減少NOx的形成和排放通常運(yùn)用的具體方法為:分級(jí)燃燒、再燃燒法、低氧燃燒、濃淡偏差燃燒和煙氣再循環(huán)等.