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低氮燃烧器改造对NO_X减排效果研究

作　者: 李明
导　师: 廖艳芬
学　校: 华南理工大学
专　业: 动力工程
关键词: NO_x 脱硝低NO_x燃烧器三次风
分类号: TM621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

我国是世界能源利用大国之一，随着市场经济的不断改革和深入，国家工业化的程度在不断提高，各种大型工业企业的兴起，带来化石燃料的巨大消耗，以及随之而来的环境污染问题。进一步控制氮氧化物（NO_x）排放对国民经济和环境保护的可持续发展至关重要。目前，应用于电厂NO_x控制技术主要有三种：低NO_x燃烧器、选择性催化还原烟气脱硝技术（SCR）以及选择性非催化还原烟气脱硝技术(SNCR)。其中，低NO_x燃烧器改造和运行维护成本相对最低，但脱硝效率稍显偏低。SCR改造和运行维护成本是最高的，脱硝效率也最大；SNCR改造成本为中等，运行成本也较高，但脱硝效率一般。为迎接2010年广州亚运会，满足广州市更加严格的环保指标，广州发电厂有限公司#3号机组50MW锅炉利用2010年初机组大修的同时对锅炉进行改造，成为具有低NO_x燃烧器系统的典型锅炉。本文基于NO_x生成原理，对业内相对比较流行的几种低NO_x燃烧器的特性进行分析比较，并结合国内几家优秀的改造厂家的具体方案选择了适合本厂的方案进行燃烧器改造。在对改造后的锅炉性能进行冷态验收试验合格后，试运行了一段过程。运行发现NO_x排放浓度高于技术要求，而且出现了三次风喷口烧毁、对流烟道入口结渣、冷灰斗结渣等问题，严重影响了锅炉正常安全运行。通过技术分析，在之前改造的基础上，对三次风结构进行了进一步优化。通过对低NO_x燃烧器改造后以及优化后运行情况进行分析比较得出，此次改造和优化达到了改造前要求的技术性能，且NOX排放浓度能达到国家要求的排放标准。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-20
  1.1 NO_X的主要危害  11-12
  1.2 NO_X形成的主要机理  12
    1.2.1 热力 NO_X(Thermal NO_X)  12
    1.2.2 NO_X(Thermal NO_X)  12
  1.3 脱硝技术概况  12-18
    1.3.1 燃烧前脱硝技术  12-13
    1.3.2 燃烧中脱硝技术  13-17
      1.3.2.1 空气分级燃烧技术  13-14
      1.3.2.2 燃料分级燃烧技术  14-16
      1.3.2.3 浓淡偏差燃烧  16
      1.3.2.4 低过剩空气燃烧  16
      1.3.2.5 烟气再循环法  16-17
    1.3.3 燃烧后脱硝技术  17-18
      1.3.3.1 气相反应法  17
      1.3.3.2 等离子体活法  17
      1.3.3.3 吸附法  17-18
      1.3.3.4 液体吸收法  18
      1.3.3.5 NO_X和 SO2联合控制技术  18
      1.3.3.6 微生物法  18
  1.4 本文研究的主要内容  18-20
第二章低 NO_X燃烧器的分类和比较  20-29
  2.1 低 NO_X燃烧器的种类  20-22
    2.1.1 旋流燃烧器  20-21
      2.1.1.1 双蜗壳型旋流燃烧器  20
      2.1.1.2 单蜗壳型旋流燃烧器  20-21
    2.1.2 直流式燃烧器  21
    2.1.3 旋流燃烧器相对直流燃烧器的优点  21-22
  2.2 低 NO_X旋流煤粉燃烧器  22-25
    2.2.1 英国三井巴布科克公司 LNASB 型低 NO_x 轴向旋流燃烧器  22-23
    2.2.2 直流扰动式双调风燃烧器  23-24
    2.2.3 DRB 型双调风低 NO_x 燃烧器  24
    2.2.4 DS 型低 NO_x 燃烧器  24-25
    2.2.5 花瓣燃烧器  25
  2.3 低 NO_X燃烧技术比较  25-29
    2.3.1 控制原理比较  26-27
    2.3.2 效果比较  27-28
    2.3.3 成本比较  28-29
第三章多个知名厂家锅炉低氮燃烧改造方案与业绩  29-37
  3.1 烟台龙源电力技术股份有限公司  29-30
    3.1.1 烟台龙源电力技术股份有限公司的低 NO_x 改造技术介绍  29-30
      3.1.1.1 双尺度低 NO_x 燃烧技术  29-30
      3.1.1.2 LYSC 低 NO_x 燃烧技术  30
    3.1.2 烟台龙源电力技术股份有限公司的主要业绩：  30
      3.1.2.1 双尺度低 NO_x 燃烧技术  30
      3.1.2.2 LYSC 低 NO_x 燃烧技术  30
  3.2 哈尔滨博深科技发展有限公司  30-32
    3.2.1 哈尔滨博深科技发展有限公司的低 NO_x 改造技术介绍  31-32
      3.2.1.1 超浓缩煤粉燃烧＋燃尽风摆动立体错列分级低氮燃烧技术  31
      3.2.1.2 旋流燃烧器两维摆动技术  31-32
    3.2.2 哈尔滨博深科技发展有限公司低氮燃烧器改造主要业绩  32
  3.3 南京中能瑞华电气有限公司  32-33
    3.3.1 南京中能瑞华电气有限公司的低 NO_x 改造技术介绍  32-33
    3.3.2 南京中能瑞华电气有限公司的低氮燃烧器改造主要业绩  33
  3.4 北京哈宜节能环保科技开发有限公司  33-35
    3.4.1 北京哈宜节能环保科技开发有限公司的低 NO_x 改造技术介绍  33-34
    3.4.2 北京哈宜节能环保科技开发有限公司的低氮燃烧器改造主要业绩  34-35
  3.5 各厂家技术性能及相关业绩对比  35-37
第四章国内某电厂锅炉燃烧系统以及低氮燃烧改造系统  37-50
  4.1 锅炉燃烧系统介绍  37-45
    4.1.1 锅炉概述  37-38
    4.1.2 燃料  38-40
    4.1.3 燃烧系统  40-41
    4.1.4 锅炉结构  41-42
    4.1.5 锅炉风粉系统  42-44
    4.1.7 制粉系统  44
    4.1.8 锅炉辅机  44
    4.1.9 吹灰器  44
    4.1.10 压缩空气  44
    4.1.11 仪控系统  44-45
  4.2 低氮燃烧改造系统  45-50
    4.2.1 改造范围和布置特点  45-46
    4.2.2 燃烧系统改造工程设备  46-47
    4.2.3 改造路线  47-48
    4.2.4 性能保证  48-50
      4.2.4.1 工况条件  48-49
      4.2.4.2 最低不投油稳燃负荷  49
      4.2.4.3 温度  49
      4.2.4.4 使用寿命  49-50
第五章 #3 炉锅炉低 NO_X燃烧系统改造项目冷态试验  50-62
  5.1 冷态试验内容  50
  5.2 喷燃器安装质量检查  50-51
  5.3 标定风粉在线测量装置  51-54
  5.4 试验风门挡板特性  54-59
    5.4.1 试验过程  54-55
    5.4.2 测试结果  55-57
    5.4.3 风门档板特性曲线  57-59
  5.5 炉内冷态空气动力场烟花示踪试验结果  59-61
  5.6 结论  61-62
第六章 #3 炉锅炉低 NO_X燃烧系统改造后运行和优化分析  62-68
  6.1 改造后出现的主要问题  62
  6.2 原改造方案思路  62-64
    6.2.1 纵向三区布置  62-63
    6.2.2 横向双区布置  63-64
  6.3 存在问题分析  64-65
    6.3.1 冷灰斗结渣问题  64-65
    6.3.2 三次风烧喷口问题  65
    6.3.3 屏区结渣问题  65
    6.3.4 NO_x 排放高的问题  65
  6.4 优化改造方案  65-68
第七章低 NO_X燃烧器优化改造后运行情况分析  68-74
  7.1 低 NO_X燃烧器改造前数据  68-69
  7.2 低 NO_X燃烧器改造后运行情况分析  69-70
  7.3 低 NO_X燃烧器优化后 NO_X数据（2013 年 3 月）  70
  7.4 主要性能参数对比  70-71
    7.4.1 NO_x 排放浓度总体情况  70-71
    7.4.2 其他参数汇总  71
  7.5 低 NO_X燃烧器优化后变工况下适用性分析  71-74
    7.5.1 减负荷过程的适用性分析  71-72
    7.5.2 加负荷过程的适用性分析  72-74
结论  74-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-81
附表表盘参数记录表  81-85
致谢  85-86
附件  86

低氮燃烧器改造对NO_X减排效果研究

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