“煤粉预热燃烧技”运用于锅炉氮氧化物无氨原始排放 降低净化成本

煤粉锅炉提高了煤的燃烧速率，高效节能，起停简单。由炉膛，燃烧器，点火装置等构成。锅炉系统可实现即开即停，断点火源进入正常运行，切断煤粉供给即可实现停炉。燃煤锅炉在燃烧过程中生成氮氧化物的途径有三个：是空气中的氮在高温下氧化生成氮氧化物;空气中的氮和燃料中的碳氢离子团(-HC)等反应生成的氮氧化物;燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化生成氮氧化物，燃煤锅炉产生的氮氧化物以燃料型为主，热力型次之，快速性Z少。

2020年6月上旬，6月3日，采用中国科学院工程热物理研究所预热燃烧技术的兖矿鲍店矿电厂40t/h煤粉预热燃烧锅炉经第三方测试表明，以烟煤为燃料，不采用烟气净化措施，锅炉氮氧化物(NOx)原始排放浓度在82.3~94.5mg/m3(按氧浓度6%折算)之间。这表明该锅炉成为世界首台氮氧化物原始排放浓度低于100mg/m3的煤粉锅炉。该锅炉是中国科学院战略性先导科技专项“高效清洁燃烧关键技术与示范”项目的示范工程。

预热燃烧技术的推广应用，将带来显著的社会效益和经济效益。我国仅60t/h容量规模以下的工业锅炉就有约49万台，总规模达450万t/h，如果10%采用预热燃烧技术改造，每年可减少生成NOx约225万吨、节省氨水900万吨、为行业降低维护和运行成本100亿元。

我国中科院工程热物理研究所——煤粉预热燃烧技

煤炭的主要利用方式是直接燃烧。现有的煤粉燃烧技术主要是煤粉在炉内完成加热、着火、燃烧和转化，加热与燃烧近似同步进行，存在煤粉高效燃烧与低NOx排放的相互制约。预热燃烧突破常规的加热、着火和燃烧方式，使煤粉在燃烧器中预热至温度高于着火点、预热燃料在炉膛中高效清洁的燃烧技术。煤粉在燃烧器内预热过程中，煤粉温度升高，颗粒比表面积增大，部分燃料N提前脱除，颗粒改性显著;预热燃料在炉膛中不存在着火和稳燃问题，通过燃烧控制，

全炉膛空间均匀燃烧，煤粉燃烧时间延长，煤粉燃尽性好、燃烧效率高;融合颗粒改性、燃烧控制和分级燃烧等先进技术为一体，全过程控制燃料N向NOx的转化，消除煤粉预热燃烧的温度峰值，抑制热力型NOx的生成。可见，预热燃烧突破了着火、稳燃限制，采用先进可控的燃烧方式，实现煤粉高效燃烧和低NOx排放的有机融合。

早在2004年，中国科学院工程热物理研究所循环流化床实验室率先提出了燃料预热燃烧概念，申请了发明专利并获授权。2004至2012年，在国家自然科学基金和所长基金的资助下，实验室建设了30kW预热燃烧试验平台，开展机理实验研究，掌握煤粉预热机制、预热燃料燃烧机理和煤N迁移转化规律。从2013年至今，在中国科学院战略性先导专项“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”的课题资助下，实验室加快了预热燃烧中试、放大和工程示范研发力度，先后建设了0.2MW和2MW预热燃烧试验平台，开展了烟煤、无烟煤、热解半焦、气化残炭等不同品位燃料的预热燃烧研究，掌握了不同燃料的预热燃烧特性和放大规律。其中，半焦燃烧效率高于98%，NOx排放低于100mg/m3，实现了低挥发分燃料的高效燃烧和低NOx排放。

延伸阅读

烟气净化设备

烟气指去除在密闭系统中(为分析目的)从烟支吸端形成的烟气;卷烟抽吸时，在自燃状态下吸端的烟气。焊烟废气被风机负压吸入净化机，大颗粒飘尘被均流板和初滤网过滤而沉积下来;进入净化装置的微小级烟雾废气在装置内部被过滤。而带有气味的有机气体被活性炭净化单元吸附掉，排出达标气体。

双区式是指电离段与收集段，每个电离段由一系列钨钢线组成，在一系列接地板中间并通高压直流电，大气中的微粒在通过电离器的强力静电场时被电离并带有正或负电荷。每个收集段由很多数量的平行板组成，通以高压直流电(极性与电离器一致，但电压减半)以形成电场，带电微粒被接地板吸引同时也受到带电板的驱赶，正因如此，当气流中含有带电微粒时，可以被高效去除。收集组件在保证气流平稳分布的情况下，需保证低速通过收集段。空气流动由位于收集组件后的风机提供能量，推动空气以特定的速度流动。理论上，分离带电粒子的电力与粒子带电量及收集电场强度之积成正比。此电力的大小，就比重为1的1um粒子而言，为重力的3000倍;就比重为1的10um粒子而言，为重力的300倍;这就是双区电场高效率的原因。

新闻来源：中国科学院工程热物理研究所

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