循环流化床锅炉超低氮氧化物排放理论与实践 论文

循环流化床锅炉（CFB）是一种广泛应用于我国的燃煤技术，特别是在燃烧低热值燃料方面。与传统的煤粉炉相比，CFB锅炉具有更低的氮氧化物（NOx）排放，这一点在当前日益严格的煤电站污染排放标准下尤为重要。分析了CFB锅炉无成本低NOx排放的原理，并提出了通过优化气固流态来降低NOx原始排放的工程实现途径。 CFB锅炉的低NOx排放特性与其较低且均匀的燃烧温度有关，这一点是基于CFB炉内燃料的充分燃烧和固有的燃烧还原性气氛。燃烧温度的降低减少了热力型NOx的生成。CFB炉中固有的还原性气氛，也降低了燃料型NOx的生成。燃料型NOx是在燃料燃烧时产生的氮氧化物，而热力型NOx是由空气中氮气在高温下氧化形成的。然而，随着中国燃煤电站排放要求的提高，CFB锅炉的原始NOx排放浓度有可能超过最新排放限制。为了应对这一挑战，分析了NOx的生成和还原途径，提出了通过气固流态优化调控NOx原始排放的理论。这一理论的核心是通过优化气固流态，包括提高床质量、减少粗颗粒床存量以及增加循环量来降低NOx的生成。在工程实践方面，提出的流态优化技术路线，首先在实验室经过验证。随后在实际的560t/h CFB锅炉上进行了工程实践，结果显示，优化后的流态能够使NOx的排放浓度降至50mg/m³以下，即使在不采用烟气脱硝的条件下也能实现超低排放。通过这种方式，CFB锅炉不仅满足了排放限制，而且未见燃烧效率的显著降低。这些工程案例包括了烟煤、贫煤和无烟煤。为了进一步降低燃烧条件下的NOx排放，CFB锅炉的密相区和稀相区的还原性气氛需要得到强化。在稀相区乃至分离器中加强对生成的燃烧过程的控制，根据NOx生成与还原反应进一步降低NOx排放，配合合理的床温和风配比，可以实现CFB锅炉的超低排放目标。文章还详细讨论了提高床质量、减少粗颗粒床存量和增加循环量的技术路线原理。床质量的提高，粗颗粒床存量的减少，以及循环量的增加可以显著强化燃烧过程中密相区和稀相区的还原性气氛，减少NOx生成。在不采用烟气脱硝条件下，能够实现锅炉NOx的原始超低排放，为NOx排放控制提供了一条新的技术路线。