作者：刘家利，王志超，邓凤娇，屠竞毅，方顺利
摘要：为提高生物质在大型煤粉电站锅炉直接掺烧的安全性和经济性，分析了多种典型生物质与典型煤种的煤质及燃烧性能差异，论述了掺烧生物质后对锅炉主机及辅机的设备适应性及运行的影响，同时分析了国内外煤粉锅炉直接掺烧生物质的典型掺烧方式及特点。结果表明，生物质具有水分高、密度低、挥发分和氧含量高、硫含量低、环保性能好等优势。大型煤粉电站锅炉掺烧生物质时，需充分考虑掺烧生物质对机组设备的适应性及运行参数的影响，重点考虑生物质的全水分、发热量、灰熔融温度和灰成分中Fe2O3、CaO、MgO和K2O等碱性氧化物对燃料制备、储存和输送，锅炉效率，制粉系统出力，带负荷能力及锅炉的结渣、沾污和腐蚀等影响。通过优选生物质种类，掺烧5%～10%的成型生物质对大型煤粉电站锅炉主机、燃烧系统、制粉系统及其他辅机系统运行无明显影响。综合考虑技术可行性、经济性及运行安全性，采用独立喷燃工艺2即利用锅炉备用制粉系统实现生物质独立掺烧的经济性更高。为防止生物质燃烧器的烧损，要求磨制生物质燃料的磨煤机进口风温在100 ℃以内，以保证磨出口一次风温不超过50 ℃，以40～45 ℃为宜。当生物质比例低或掺烧时间短时，可考虑共磨掺烧方案，但需严重控制生物质自燃，确保生物质掺烧的安全性。因此通过优选生物质种类和掺烧方式、控制掺烧比例、优化运行参数等可保证大型煤粉电站锅炉直接掺烧生物质的安全运行。在大容量高参数的煤粉锅炉上直接掺烧生物质具有投资和占地面积少、无或少量设备改造、热效率高、掺烧不受季节影响等优势，目前制约其大规模推广应用的主要原因是生物质不受人工干预的准确计量。
作者：郝剑，裴建军，由长福
摘要：旋流对冲燃烧锅炉在燃用劣质煤种时，由于劣质煤着火困难，会造成主燃区温度较低，引起炉内燃烧不稳定，并且水冷壁经常发生高温腐蚀和结渣，上部对流受热面超温，飞灰含碳量也增加，锅炉热效率明显降低，是目前电站锅炉运行面临的一大难题。针对某1 000 MW旋流对冲燃烧锅炉，采用CFD方法研究了锅炉燃用劣质煤种时炉内燃烧组织的分布特性，并将结果与设计煤种进行了对比分析。结果表明：与设计煤种相比，劣质煤灰分高，热值低，原燃烧器的分级配风方式不利于劣质煤粉及时着火，燃点推迟，炉膛水平截面温度分布不均匀，四周水冷壁中心附近出现高温区和高浓度CO，炉膛中心高温区减小，火焰中心上移，因此对流受热面附近出现高温区域，这些会导致水冷壁高温腐蚀，对流受热面超温问题发生，同时出口烟温也会增加，即锅炉效率降低。另外，由于分级燃烧组织的不合理，炉膛出口NOx生成量也明显增加。在实际运行中，可以采用混煤掺烧的方式，改善劣质煤种的燃烧特性，从而提高锅炉燃烧稳定性;其次，可以对原旋流燃烧器进行改造优化，如适当减小一次风速，或者在水冷壁中心增设墙式风，保证劣质煤粉有足够的时间预热并能够及时与二次风混合，稳定着火，提高锅炉燃用劣质煤种的能力。
作者：李影平，辛胜伟，王凤君
摘要：基于流态重构节能型CFB锅炉的设计理念，通过试验和数值模拟研究了炉内NOx生成还原机理与炉内实现NOx全部脱除的技术方案。结果表明，影响660 MW超临界CFB锅炉NOx排放的因素包括：燃用煤质、燃烧温度及均匀性、过量空气系数(运行氧含量)、分级燃烧等。660 MW超超临界CFB锅炉采用单炉膛、单布风板、M型布置、4个旋风分离器、4个外置式换热器的炉型结构，锅炉热一次风从水冷风室后侧6点给入，保证了锅炉一次风静压分布均匀，进而保证了物料流化均匀性;采用“前墙给煤、后墙给煤泥”的给煤方式，前墙布置12个落煤口，后墙布置8支煤泥枪，同时后墙布置8点排渣，保证给煤均匀性;采用4旋风分离器布置结构保证了物料均匀性，不同旋风分离器之间流率偏差的最大值为7.9%;采用4个外置式换热器均匀布置保证床温的均匀性。同时炉内温度场及过量空气系数对NOx排放起关键作用，锅炉设计床温确定为860 ℃，既保证了锅炉效率，又减少了NOx排放，同时保证低负荷工况下满足选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统反应温度窗口;锅炉过量空气系数选取1.15，进一步增强了还原性氛围。分级燃烧时一、二次风比例为4∶6，并适当调整锅炉二次风口位置及倾角，形成较大的还原性氛围。通过上述措施可实现炉内高效抑氮，最终使锅炉NOx原始排放浓度低于50 mg/m3，炉外选取以尿素为还原剂的SNCR技术为辅助脱硝手段，在低投资、低成本、全负荷条件下实现最终烟气中NOx超低排放。
作者：陈涛，于洁，赵鹏，孙路石
摘要：为达到严格的超低排放标准，目前国内绝大部分电站锅炉均实施了NOx排放控制技术改造。针对一台燃用烟煤的420 t/h四角切圆煤粉锅炉，将原双通道燃烧器改造为水平浓淡燃烧器并加装3层燃尽风(SOFA)，从而达到低氮燃烧的效果。应用数值模拟方法进行方案论证，研究了一次风浓淡比、SOFA风率和SOFA风射流角度等参数对锅炉燃烧状况及NOx排放规律的影响，并提出最佳改造方案。随着浓淡比的增加，炉膛出口温度逐渐增加，而NOx含量逐渐降低。浓淡比为4∶1时，飞灰含碳量最低。随着浓淡比增大，CO浓度升高，增强了主燃区域的还原性，抑制挥发分含氮中间产物氧化成NO;另一方面，浓淡比增大使浓煤粉气流挥发分析出速率加快，强化挥发分含氮中间产物HCN和NH3将已生成的NO还原为N2;同时，淡侧气流煤粉浓度低，含氮基团析出量变小，与氧反应生成NO的量减少。随着SOFA风率的增加，炉膛出口烟温、飞灰含碳量增加，20% SOFA风率时，NOx浓度较高，SOFA风率由30%增加到40%时，NOx浓度基本保持不变。随着SOFA风率的增加，主燃区形成的低O2高CO浓度的强还原性气氛抑制了HCN及NH3被氧化成NO，反而促进了其与已生成的NO发生反应生成N2。此外，高SOFA风风率下，主燃区高温区缩小，生成的热力型NOx也相应减少。随着SOFA风射流角度上扬，还原区加长，有利于降低NOx浓度，但燃尽区的火焰中心会上升，煤粉燃尽时间变短，炉膛出口温度和飞灰含碳量上升。随射流角度增加，O2浓度降低而CO浓度升高，这是由于射流角度增大延迟了煤粉燃尽过程，增加了化学不完全燃烧损失;这种低氧高CO的强还原性气氛大大抑制了NOx生成。根据数值模拟结果，确定试验锅炉的低氮燃烧改造方案为：选择浓淡比为4∶1的水平浓淡燃烧器作为改造燃烧器，SOFA风率定为30%，SOFA射流角度上扬15°。改造后锅炉燃烧稳定，NOx排放显著降低，为220 mg/Nm3左右(降幅达65%～70%)，而飞灰含碳量保持在3%～4%，表明改造方案可达到良好的低氮燃烧效果。
