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第 38 卷 第 7 期 华电技 术 Vol . 38 No . 7 2016年 7 月 Huadian Technology Jul .201 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 0 3 0 0 0 6 ; .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， 7 7 7 1 0 ; .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N O , 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 N O , 的生成。对 1025 t / 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; N O ,; 燃烧效率; 稳燃 中图分类号:T K 22 9.6 文献标志码： A 文章编号： 1674 - 1951 (2016)07 -0001 -0 3 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N H ，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 N H ，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，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