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1、第38卷第7期华电技术Vol.38No.72016年7月HuadianTechnologyJul.2016煤粉解耦燃烧器的开发郝江平1，王菁2，娄慧如3，高士秋4(1.山西三合盛节能环保技术股份有限公司，太原030006;.山西大学资源与环境工程研究所，太原030006;3.拉玛大学，德克萨斯州博蒙特77710;.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190)摘要:分析了煤粉燃烧初期降低NO,排放的机制，介绍了一种适用于低挥发分难燃煤的直流解耦燃烧器，该燃烧器采用水平浓淡多级分级燃烧形式，通过集粉稳焰器等进行浓测煤
2、粉气流的再次浓淡分离，并强化了向火侧超浓气流的加热，在提高稳燃能力的同时，有效利用煤自身热解气化产物，深化微观空气分级燃烧,减少了NO,的生成。对1025t/h锅炉解耦燃烧器进行模拟计算和冷、热态试验,有效验证了煤粉解耦燃烧器的设计思路。关键词:煤粉燃烧器;解耦燃烧;NO,;燃烧效率;稳燃中图分类号:TK229.6文献标志码：A文章编号：1674-1951(2016)07-0001-03还原性气氛下燃烧，仅有部分氧气与燃料氮接触并〇引言反应生成NO,。煤粉燃烧过程中存在NO,排放与燃烧效率之煤粉气流刚进入炉膛时较为集中，质量浓度很间的耦合
3、关系:采用低温低氧燃烧有利于降低NO,大，若燃烧初期处于还原性气氛下，则煤粉热解气化的排放质量浓度，但会使燃烧效率下降;反之，采用产物NH，HCN以及CmH„，CO，H2的含量很高。虽高温富氧燃烧可提高燃烧效率，但会使NO,的排放然NH，HCN和CmH„等的体积浓度相对较低，但其质量浓度增大。对于燃用挥发分低、不易燃尽燃煤本身对NO,的还原反应活性很高[5];而CO和H的的煤粉锅炉，这一耦合问题更为突出。煤炭解耦燃总体积浓度很高，其与NO,的接触几率较大，对烧技术[1_2]拟采用更为细致的分级转化来解除燃烧NO,也具有显著的还原作用。因而
4、，控制燃烧初期过程中的这种不利耦合关系。煤粉解耦燃烧理论是为适当的还原性气氛，可使大部分挥发分氮转化通过强化较小尺度的空气分级燃烧，提高宏观空气为N。分级的燃尽能力，在降低NO,排放质量浓度的同时大量试验表明，在各种低NO,燃烧方式中，煤确保燃烧效率[3-4]。种不同，降低NO,排放质量浓度的程度不同。煤的挥发分越高，在低NO,燃烧方式下，燃料氮向NO,1煤粉燃烧初期降低NO,质量浓度的机制的转化率就越低[6]。显然，挥发分在煤的低氮燃烧煤粉燃烧不同阶段的多相反应组分、质量浓度中起着重要的作用。和温度等差异较大，燃烧初期与后期的NO,转化
5、和试验还表明:对不同煤种进行高温、快速加热，抑制机理明显不同。煤粉由燃烧器喷口进入炉膛的均可增加挥发分的析出速度，增大挥发分氮的比例;燃烧初期，燃烧温度大多低于11〇〇°C，远低于1500不同煤种的挥发分氮的比例和组成均有差异，低挥°C，因而燃烧器附近基本没有热力型NO,产生。煤发分和高灰分难燃煤的挥发分氮比例较低[7]。中的燃料氮分为挥发分氮和焦炭氮。煤粉燃烧初期2煤粉燃烧器的性能影响是挥发分氮快速析出阶段，焦炭氮是在燃烧中后期逐渐析出的，因而燃烧器附近以挥发分氮产生的煤粉锅炉通过二次风和燃尽风的配置，主要抑NO,为主。制焦炭氮产生的N
6、O,以及热力型NO,但设置燃尽煤粉燃烧初期，大量挥发分氮首先通过煤的热风会使煤粉的燃尽阶段推后。解转化为HCN和NH，HCN和NH等组分既可被煤粉燃烧器是锅炉组织配风燃烧的基础，燃烧氧化为NO,，又可作为还原剂将NO,还原为N。在器的性能对燃烧稳定性、水冷壁结焦、高温腐蚀、NO,排放质量浓度和煤粉燃尽等均有重要影响。收稿日期:2016-03-29;修回日期:2016-06-22燃烧器一次风率主要受制粉系统和稳定燃烧要基金项目：国家科技支撑计划资助课题(2013BAC14B02)求的限制，一般随煤种挥发分的减小而减小。煤燃•2•华电技术第3
7、8卷烧初期主要是煤中挥发分的析出燃烧，随着大量焦A-A炭的燃烧，耗氧量才会增多。大多数煤种在燃烧初期的一次风所含氧量都大于着火所需，因而目前燃烧器普遍采用浓淡燃烧方式实现微观空气分级，以降低燃烧初期产生的N0.。浓淡燃烧方式因为减少了浓侧煤粉气流点火时多余的空气量，降低了煤粉着火热，因而可提高煤粉的稳燃能力；切圆燃烧方式采用水平浓淡燃烧器，可形成“风包粉”，有利于提高下炉膛整体为还原性气氛时的防结焦和防高温腐蚀能力。低挥发分煤不仅挥发分少，而且析出速度较慢，因而采用传统煤粉浓缩方式后，一次风着火阶段空气仍过量，对燃烧器的稳燃和低氮燃烧性能
8、都不利。1.喷口；2.分流隔板；3.集粉稳焰器；4.分流堪；5.淡侧气流；6.浓侧气流。下层一次风喷口集中布置可一定程度弥补煤粉浓缩的不足，但主要是减少了二次风对一次风着火的干图1直流煤粉解耦
