潔凈煤燃燒技術(shù)

潔凈煤燃燒(ránshāo)技術(shù)主講(zhǔjiǎng)：精品資料主要(zhǔyào)內(nèi)容1、粉煤燃燒(ránshāo)2、先進粉煤燃燒(ránshāo)器3、煤的流化床燃燒(ránshāo)4、劣質(zhì)煤及煤矸石燃燒(ránshāo)精品資料前言我國是世界耗煤第一大國，主要用于火力發(fā)電燃煤鍋爐，由于大部分火電廠未對燃煤排氣中的SO2、NOX采取措施脫除，因此造成對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重。

根據(jù)(gēnjù)成煤條件，中國煤炭的特點是高硫、高灰分且難洗選煤的比重較大，灰分小于15%的煤約占40%，原煤的平均灰分含量為28%左右。硫分小于1%的低硫煤約占56.4%左右，約8.2%的原煤含硫量高于2%，35.4%的原煤含硫量在1~2%;且隨著煤礦開采深度的增加，原煤中的含硫量會大幅度增加。

氮氧化物和SO2排放量隨裝機容量的增長呈上升的趨勢。精品資料前言目前主要有兩類方式對燃煤排放氣體中的SO2、NOX進行處理。一類是在爐內(nèi)通過燃燒技術(shù)的改進，降低SO2、NOX排放量，這種技術(shù)主要應(yīng)用(yìngyòng)于常規(guī)燃煤發(fā)電廠，稱之為煤清潔發(fā)電技術(shù)。目前已有商業(yè)應(yīng)用(yìngyòng)。煤的清潔發(fā)電技術(shù)主要有：循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（CFBC）、增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)技術(shù)（PFBC－CC）、整體煤氣化蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)技術(shù)（IGCC）。另一類是在爐后，尾部煙氣中進行脫硫脫硝。采用的主要的技術(shù)和方法主要有：1．濕法煙氣脫硫技術(shù)、2．旋轉(zhuǎn)噴霧半干煙氣脫硫技術(shù)、3．爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫技術(shù)、4．電子束照射法、5．磷銨肥法、6．活性焦法等，統(tǒng)稱為脫硫（脫硝）技術(shù)。精品資料什么(shénme)是潔凈煤燃燒技術(shù)潔凈煤利用技術(shù)包括從煤炭開發(fā)到利用的所有技術(shù)領(lǐng)域，其基本領(lǐng)域包括煤炭加工、煤炭燃燒、煤炭轉(zhuǎn)化、污染物及CO2排放控制、固體廢棄物處理和利用。潔凈煤燃燒技術(shù)是潔凈煤利用技術(shù)中的一個重要內(nèi)容，旨在煤的燃燒過程中提高效率、減少(jiǎnshǎo)污染物排放，達到煤的高效、清潔利用。精品資料煤粉高效(ɡāoxiào)燃燒技術(shù)與低NOx燃燒技術(shù)互為矛盾的兩種技術(shù)降低NOx生成與排放根本在于控制燃燒區(qū)域的溫度不能太高，但低溫燃燒又影響煤粉的燃燒率，協(xié)調(diào)好這兩項技術(shù)的應(yīng)用使之達到(dádào)綜合最佳效果是目的，實際上就要求對煤粉燃燒的全過程加以控制。既能夠保證煤粉著火的穩(wěn)定性，又有較低的燃燒溫度，同時有足夠長的并在一定溫度下的燃燒時間保證燃燼。精品資料第一節(jié)粉煤燃燒(ránshāo)粉煤粒徑：50-100um燃燒效率(xiàolǜ)：96%-99.5%粉煤燃燒過程：1、粉煤氣流著火2、粉煤氣流燃燒3、粉煤氣流燃盡4、粉煤燃燒結(jié)渣精品資料粉煤氣流(qìliú)著火粉煤爐安全經(jīng)濟運行的重要條件；不同煤種具有不同的著火溫度，見表9-1；著火熱：粉煤達到著火溫度所需要的熱量，與著火溫度、灰分(huīfēn)、水分和一次風(fēng)量有關(guān)；著火熱越小，著火越容易；一次風(fēng)量盡量小，滿足揮發(fā)份燒盡即可；一次風(fēng)速率：r1=Vdaf/100一次風(fēng)溫度：400℃左右精品資料粉煤氣流(qìliú)燃燒粉煤燃燒的條件：足夠(zúgòu)高的爐溫；二次風(fēng)適時與粉煤混合，過早混合不利于著火；過晚混合影響燃燒進程；組織好燃燒區(qū)的空氣動力場,促使粉煤與空氣的強烈混合；精品資料粉煤氣流(qìliú)燃盡燃盡率越高，燃燒效率越高；圖9-1，火焰溫度隨火焰長度越來越小，燃盡率隨火焰長度越來越大，但增加幅度較??；爐膛(lútáng)上部燃盡緩慢的原因：1、該區(qū)爐溫度低；2、氧氣濃度低；3、氧氣穿過焦炭外層灰殼的擴散阻力增大。提高燃盡率措施：爐膛(lútáng)空間足夠大；火焰長度足夠長；燃盡時間足夠長精品資料粉煤燃燒(ránshāo)結(jié)渣燃燒區(qū)溫度1400-1500℃什么是結(jié)渣？結(jié)渣帶來的危害：結(jié)渣的影響因素：灰渣性質(zhì)(xìngzhì)、壁面情況、爐膛溫度場、煙氣介質(zhì)性質(zhì)(xìngzhì)、氣流沖刷壁面的情況等；爆炸精品資料粉煤燃燒器按出口氣流特性(tèxìng)分類：旋流式和直流式；旋流燃燒器：同軸旋流射流和直流加旋流射流組合；直流燃燒器：直流射流和直流射流組；旋流燃燒器特點？直流燃燒器特點？出口氣流旋轉(zhuǎn)，中心出現(xiàn)回流(huíliú)區(qū)，可卷吸爐膛內(nèi)高溫?zé)煔?，有利于穩(wěn)定著火；出口氣流擾動強烈，早期混合強烈，后期混合弱，射程短，火焰粗短。四角布置射流管，切于爐膛中心形成圓形的空氣動力場；直流氣流衰減較慢，后期混合強烈精品資料直流粉煤燃燒器一、SGR型隔離煙氣再循環(huán)直流燃燒器特點：一次風(fēng)噴嘴上下各設(shè)再循環(huán)煙氣，二次風(fēng)噴嘴距離一次風(fēng)噴嘴較遠；二、PM型污染最小化直流燃燒器特點：利用彎頭的慣性分離作用，把一次風(fēng)分成上下濃淡兩股氣流（富燃料和貧燃料），同時(tóngshí)采用煙氣再循環(huán)和爐內(nèi)整體分級燃燒技術(shù)；精品資料直流粉煤燃燒器三、歐洲ABB-CE公司利用一次風(fēng)彎頭的慣性(guànxìng)分離作用，在彎頭出口中間設(shè)置有孔隔板，將煤粉氣流分成上濃下淡兩段氣流，形成上下濃淡煤粉燃燒器，并在噴口處裝有軸向距離可調(diào)整的V型鈍體，通過合理組織二次風(fēng)，同時達到了穩(wěn)定、高效、低NOx排放的燃燒效果；精品資料工業(yè)應(yīng)用(yìngyòng)的旋流粉煤燃燒器FW公司利用旋風(fēng)子使進入主燃燒器的一次風(fēng)濃度增加，并降低一次風(fēng)速以保證煤粉氣流著火穩(wěn)定性，并控制NOx的生成量；B&W公司的PAX型旋流煤粉燃燒器；日本IHI公司的寬調(diào)解范圍旋流煤粉燃燒器；德國斯坦米勒公司多級分級供風(fēng)旋流燃燒器；上述這些工業(yè)產(chǎn)品均能夠(nénggòu)保證NOx排放在400mg/Nm3以下，并具有較高燃燒效率。目前國外正在開發(fā)的低NOx燃燒技術(shù)可以控制NOx生成量是在200mg/Nm3左右，已達到了比較高的水平。精品資料粉煤燃燒器一、旋流預(yù)燃燃燒器和火焰穩(wěn)定船式直流燃燒器；特點：旋流預(yù)熱，直流燃燒；船形體火焰穩(wěn)定器有利于火焰保持穩(wěn)定“三高區(qū)”（高粉煤濃度，高溫和高氧濃度）；二、濃淡煤粉燃燒器包括水平(shuǐpíng)濃淡、上下濃淡直流燃燒器、旋流燃燒器和可控濃淡旋流煤粉燃燒器等。精品資料濃淡燃燒器強化穩(wěn)燃和低NOx排放(páifànɡ)的機理？1、穩(wěn)燃：粉煤濃度增加，著火溫度下降，著火熱減少，著火時間縮短，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，著火區(qū)火焰溫度提高快，當(dāng)實現(xiàn)最佳粉煤濃度值和最佳濃淡比時，著火穩(wěn)定性大大提高；2、低排放(páifànɡ)：高粉煤濃度火焰氣流由于氧氣不足而形成還原性氣氛，NOx生成少；低粉煤濃度氣流因燃料不足、火焰溫度低NOx生成少。精品資料第二節(jié)潔凈煤燃燒技術(shù)(jìshù)發(fā)展常規(guī)煤粉潔凈燃燒(ránshāo)技術(shù)煤粉低塵燃燒(ránshāo)技術(shù)先進的潔凈煤燃燒(ránshāo)發(fā)電技術(shù)

精品資料常規(guī)煤粉潔凈(jiéjìng)燃燒技術(shù)中國火電廠煤粉鍋爐燃燒主要存在5方面的問題:鍋爐燃燒不穩(wěn)定、爐膛結(jié)渣、四管爆破、燃燒效率低和環(huán)境污染。這些問題集中反映在燃燒系統(tǒng)上，煤質(zhì)與燃燒器、爐膛、制粉系統(tǒng)匹配不合理、不協(xié)調(diào)等，其中最主要的是煤粉燃燒器，它是燃燒系統(tǒng)的核心(héxīn)。開展低NOx煤粉燃燒器的研究，通過燃燒器的分級送風(fēng)或分級送粉在主燃燒區(qū)域形成氧化還原反應(yīng)，降低NOx排放。精品資料煤粉低塵燃燒(ránshāo)技術(shù)

煤粉燃燒火焰與燃油火焰在實用中的最大差別在于煤粉火焰中含有大量的灰渣，這些灰渣會污染被加熱的產(chǎn)品和環(huán)境，堵塞窯爐。煤粉低塵燃燒技術(shù)正是為克服這一缺點而發(fā)展出來的新型燃煤技術(shù)。這項技術(shù)是使煤粉在一個圓柱形的燃燒室中進行高熱強度的半氣化(qìhuà)旋風(fēng)燃燒，煤中的灰渣在旋轉(zhuǎn)流場的作用下被燃燒室的壁面捕集并在高溫下成液態(tài)渣除去，進入爐膛的是潔凈的高溫還原性火焰。在爐膛中再引入二次風(fēng)進行補充燃燒以提高效率。精品資料煤粉低塵燃燒(ránshāo)技術(shù)優(yōu)點：1、燃燒連續(xù)穩(wěn)定、易于調(diào)節(jié)、燃燒氣氛可控等，克服了煤粉火焰(huǒyàn)含灰量高的缺點；2、其火焰(huǒyàn)的潔凈度高于水煤漿火焰(huǒyàn)，可與重油火焰(huǒyàn)相媲美；3、不須對煤進行特殊處理，只須將煤磨成煤粉，所要求的煤粉平均粒徑可以比一般煤粉燃燒爐要求的粗。4、煤粉可通過管道進行氣力輸送，整個燃燒給煤系統(tǒng)是封閉式的。現(xiàn)場沒有一般燃煤窯爐附近煤塵飛揚的缺點。精品資料先進的潔凈煤燃燒發(fā)電(fādiàn)技術(shù)超臨界煤粉燃燒（Supercritical

PCC）循環(huán)流化床（CFBC）增壓(zēnɡyā)流化床（PFBC）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)（IGFC）精品資料超臨界煤粉燃燒(ránshāo)（Supercritical

PCC）高效超臨界發(fā)電技術(shù)是在技術(shù)已經(jīng)很成熟的傳統(tǒng)燃煤超臨界發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上的進一步改善，采用更高的蒸汽初參數(shù)和先進的煙氣脫硫脫硝技術(shù)。超臨界機組的最大優(yōu)勢是能夠大幅度提高循環(huán)熱效率，降低發(fā)電耗煤，排放的污染物較少。技術(shù)的不足(bùzú)：目前耐高溫高壓材料成為制約超臨界煤粉燃燒技術(shù)的進一步發(fā)展的瓶頸。精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床（CFBC）循環(huán)流化床燃煤鍋爐與其他(qítā)類型鍋爐的最主要區(qū)別是其處于流化狀態(tài)下的燃燒過程。精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃煤鍋爐爐內(nèi)工作原理

精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒鍋爐的優(yōu)缺點優(yōu)點：蓄熱量極大，燃燒穩(wěn)定，對燃料的適應(yīng)性好；燃燒效率可與煤粉爐相媲美；流化床鍋爐傳熱強烈；低溫燃燒，污染較輕；鍛爐設(shè)備占地面積少；負(fù)荷變化范圍大，調(diào)節(jié)特件好。存在問題：對固體顆粒分離設(shè)備的效率、耐高溫和耐磨性能要求更高；鍋爐系統(tǒng)的煙風(fēng)阻力較大，需要采用高壓鼓風(fēng)機(fēnɡjī)，存在風(fēng)機(fēnɡjī)電耗高，噪聲大等問題；燃燒控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，鍋爐的運行技術(shù)與常規(guī)煤粉爐有較大的不同，還未達到與常規(guī)煤粉鍋爐相當(dāng)?shù)倪\行與控制水平；燃燒中的NOx生成物高于常規(guī)的煤粉燃燒系統(tǒng)。精品資料增壓(zēnɡyā)流化床（PFBC）增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)(xúnhuán)是以增壓的流化床燃燒室(在壓力為1.0-1.6MPa下操作的鼓泡流化床或循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒室)為主體，以燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)(xúnhuán)為特征的新型燃煤發(fā)電技術(shù)。

精品資料增壓(zēnɡyā)流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)的特點優(yōu)點：鍋爐結(jié)構(gòu)更加緊湊，對燃料的適應(yīng)范圍廣，脫硫效率更高，降低污染物的排放，機組占地面積小，適合老機組的增容技術(shù)改造；存在問題：受熱面的磨蝕，NOx的排放量較高，高效除塵，粉塵排放的有效控制，燃料的處理與輸送；高溫高壓灰渣的排放與能量回收，容量和參數(shù)的提高(tígāo)受限制，運行的可靠性仍需逐步改進。精品資料整體煤氣化聯(lián)合(liánhé)循環(huán)（IGCC）目前，在潔凈(jiéjìng)煤發(fā)電領(lǐng)域中，被普遍認(rèn)為最具有競爭力、最有發(fā)展前途的燃煤發(fā)電裝置是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）和增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC)，二者均以燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的原理和技術(shù)為基礎(chǔ)。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)是將煤氣化與燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電結(jié)合起來的一項新型燃煤發(fā)電技術(shù)，既能高效地利用煤炭資源，又有很好的環(huán)保效果，可能會成為未來世界上最潔凈(jiéjìng)的燃煤發(fā)電技術(shù)。存在問題：煤的有效氣化與煤氣的有效凈化。精品資料整體(zhěngtǐ)煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)（IGFC）整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)成本還太高，還沒有出現(xiàn)商業(yè)示范項目(xiàngmù)，并存在與整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)一樣的不足。精品資料第三節(jié)煤的流化床燃燒(ránshāo)技術(shù)固體顆粒在自下而上的氣流作用下具有(jùyǒu)流體性質(zhì)的過程稱為流化。顆粒尺度較大而操作氣速較小時在床下部形成鼓泡流化床，即其連續(xù)相是氣固乳化團，其分散相是以氣為主的氣泡。在氣泡上浮力作用下床內(nèi)顆粒團之間有較強的質(zhì)交換。顆粒尺度較小、操作氣速甚高，加以使用分離器使逸出物料不斷返回時，形成另一流化形態(tài)，稱循環(huán)流化床，其分散相為氣固乳化團，連續(xù)相為含少量顆粒的氣體。精品資料鼓泡流化床燃燒(ránshāo)什么是鼓泡流化狀態(tài)？布風(fēng)裝置：風(fēng)室和氣體分布板；布風(fēng)板：花板、風(fēng)帽、耐火層、隔熱層和密封層；開孔直徑、開孔率和孔排列方式(fāngshì)；風(fēng)帽分布板：帶帽頭和無帽頭；停爐壓火時埋在高溫物料下易燒壞；多采用耐熱鑄鐵和耐熱不銹鋼；帶帽頭風(fēng)帽分布板：布風(fēng)均勻，但阻力大，帽底物料不易清除，影響流化；無帽頭風(fēng)帽分布板：阻力小，制造簡單，但布風(fēng)性能差；風(fēng)室作用：均流和穩(wěn)壓；精品資料鼓泡流化床燃燒(ránshāo)存在問題：熱效率低；埋管受熱面和爐墻磨損嚴(yán)重；石灰石脫硫時石灰石鈣利用率低；大型化難。逐漸被循環(huán)(xúnhuán)流化床鍋爐取代精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒區(qū)別：1、氣固分離器，煤顆粒循環(huán)燃燒，燃燒效率高；2、流化(liúhuà)狀態(tài)不同，循環(huán)流化(liúhuà)床分為三種流化(liúhuà)狀態(tài)：(1)、上下快速，(2)、下部湍動上部快速，(3)、上部鼓泡下部快速。循環(huán)流化(liúhuà)床鍋爐特點1、燃燒效率高；2、易大型化；3、低溫燃燒，分級燃燒；精品資料循環(huán)(xúnhuán)流化床燃燒相比鼓泡流化床的優(yōu)點：1、延長了二氧化硫和鈣基脫硫劑的接觸時間，增大了脫硫劑的比表面積，提高了二氧化硫脫除率和鈣的利用率；2、燃料(ránliào)廣泛，優(yōu)質(zhì)煤種和各種劣質(zhì)燃料(ránlià