600MW旋流对冲燃烧锅炉低氮燃烧技术：原理、应用与挑战.docxVIP

600MW旋流对冲燃烧锅炉低氮燃烧技术：原理、应用与挑战

一、引言

1.1研究背景与意义

在全球能源结构中，煤炭作为一种重要的基础能源，长期以来在电力生产中占据主导地位。尽管近年来可再生能源发展迅速，但在可预见的未来，煤炭在能源供应中的重要性仍不可忽视。根据《中国能源大数据报告（2018）》，我国能源消费结构里，煤炭消费占比在十年间虽下降了12.1个百分点，但在2017年能源生产结构中，原煤占比仍高达68.6%，主体地位显著。

600MW旋流对冲燃烧锅炉在我国电力行业中扮演着极为关键的角色，是主力发电设备之一。其凭借高效的燃烧方式和稳定的运行性能，为大规模的电力供应提供了坚实保障。在实际运行过程中，这类锅炉在煤炭燃烧时会产生大量的氮氧化物（NOx），给环境带来沉重的负担。NOx是大气污染的主要污染物之一，其危害是多方面的。它不仅会对人体及动物产生致毒作用，损害呼吸系统和心血管系统，还会对植物造成损害，影响农作物的生长和产量。同时，NOx是形成酸雨、酸雾的主要原因之一，会导致土壤酸化、水体污染，破坏生态平衡。此外，NOx与碳氢化合物还会形成光化学烟雾，对空气质量产生严重影响，危害人体健康，并且参与臭氧层的破坏，加剧全球气候变化。据统计，全球每年排入大气的NOx总量达5000万吨，且仍呈持续增长态势，其中火力发电厂是NOx的主要排放源之一。

随着人们对环境保护的关注度不断提高，以及环保法规的日益严格，对NOx排放的限制愈发严格。我国对燃煤电厂的NOx排放量制定了严格的标准，要求NOx的排放量应不超过250μg/m3（日均）、350μg/m3（时均）。这使得600MW旋流对冲燃烧锅炉面临着巨大的减排压力，降低NOx排放已成为当务之急。

低氮燃烧技术作为控制NOx排放的重要手段，具有重要的研究价值和现实意义。通过研发和应用低氮燃烧技术，可以在燃烧过程中有效减少NOx的生成与排放，从源头上降低对环境的污染。这不仅有助于改善空气质量，保护生态环境，减少酸雨、光化学烟雾等环境问题的发生，还能降低火力发电厂因排放超标而面临的环保处罚风险，实现可持续发展。同时，低氮燃烧技术往往与燃烧优化技术相结合，能够提高燃烧效率，减少能源消耗，从而降低发电成本，提高电厂的经济效益。从能源利用的角度来看，低氮燃烧技术的应用有助于提高煤炭资源的利用效率，减少能源浪费，实现能源的清洁利用和可持续发展，对于缓解能源危机、保障能源安全具有重要意义。此外，对600MW旋流对冲燃烧锅炉低氮燃烧技术的研究，还能推动相关领域的技术创新和发展，为其他类型锅炉的低氮燃烧改造提供参考和借鉴，促进整个电力行业的绿色发展。

1.2国内外研究现状

在燃煤锅炉低氮燃烧技术的研究领域，国内外学者和科研机构都投入了大量精力，并取得了一系列成果。国外在该领域起步较早，技术发展相对成熟。美国、日本、德国等发达国家在低氮燃烧技术的研发和应用方面处于世界领先水平，开发出了多种先进的低氮燃烧技术和设备，并在实际工程中广泛应用。例如，FGR（烟气再循环）技术，通过将部分低温烟气引入燃烧区域，降低了燃烧区域的氧气浓度和温度，有效抑制了热力型NOx的生成；LNT（稀燃氮氧化物捕集器）技术则是利用吸附剂在稀燃条件下捕获NOx，在富燃条件下将其还原为氮气，从而达到降低NOx排放的目的。这些技术在国外的燃煤电厂、工业锅炉等领域得到了广泛应用，取得了显著的减排效果。

国内对燃煤锅炉低氮燃烧技术的研究始于20世纪80年代，虽然起步较晚，但发展迅速。随着环保要求的日益严格，国内加大了对低氮燃烧技术的研发投入，在分级燃烧、低氧燃烧、浓淡燃烧等技术方面取得了一定成果。分级燃烧技术通过将燃烧过程分为不同阶段，合理控制各阶段的空气供给，使燃料在不同的氧浓度和温度条件下燃烧，从而减少NOx的生成。低氧燃烧技术则是通过降低燃烧过程中的过量空气系数，减少氧气与氮气在高温下反应生成NOx的机会。浓淡燃烧技术利用煤粉气流的浓淡差异，使浓相煤粉在富燃料、低氧条件下燃烧，抑制NOx的生成，淡相煤粉则在相对较低的温度下燃烧，同样减少了NOx的产生。这些技术在国内的一些燃煤电厂和工业锅炉中得到了应用，有效降低了NOx的排放。

周界风旋流燃烧器作为一种新型的低氮燃烧技术，近年来受到了国内外学者的广泛关注。国内外学者对周界风旋流燃烧器进行了大量理论和实验研究，证明了其在降低NOx排放方面的有效性。周界风旋流燃烧器通过独特的结构设计，使燃料与空气在燃烧器内部充分混合，同时，中心风和外风共同作用，形成稳定的空气动力场，保证燃料的充分燃烧。其独特的旋流设计使得燃料与空气混合更加充分，提高了燃烧效率；通过调节中心风和外风的比例，可以控制燃烧器