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预热燃烧技术应用于煤粉锅炉氮氧化物无氨原始排放获进展

  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。

  现有煤粉锅炉NOx原始排放平均水平在200-450mg/Nm3左右,必须通过选择性非催化还原(SNCR)、选择性催化还原(SCR)等烟气净化系统才能实现NOx排放达标。净化系统初投资大、运行成本高,严重影响企业效益。且为控制NOx超低排放往往需要投入过量氨水,致使氨逃逸进而引发锅炉尾部腐蚀和大气二次污染。

  在先导专项支持下,工程热物理所开发了煤粉预热燃烧技术,旨在通过燃烧过程的控制,实现NOx原始超低排放。该变革性技术改变了常规煤粉入炉及燃烧方式,一方面通过预热使煤粉中的部分氮元素转化为氮气,实现煤氮的提前脱除,从源头控制NOx的生成;另一方面显著改善了入炉燃料的燃烧特性,燃烧强稳定性加大了NOx生成的深度分级控制,同时削弱了煤种对燃烧过程的影响。该燃烧技术集高效燃烧与NOx控制为一体,相较于现有技术,省去氮氧化物净化系统,无需使用净化设备和氨水等还原剂,运行成本大幅度降低,且不存在二次污染,清洁、高效、低成本,将有力推动行业的技术装备升级。

  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。以一台40t/h煤粉锅炉为例,相较于现有技术,采用预热燃烧技术,每年可减少生成NOx约200吨、节省氨水800吨、降低维护和运行成本约100万元。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。

  此前,煤粉预热燃烧技术已在MW级中试规模实现了NOx排放低于50mg/Nm3;在山东、陕西等地开展了燃用煤和纯烧超低挥发分燃料的工程示范,实现了NOx排放低于200mg/Nm3,并成功验证了该技术超强的煤种适应性和超宽的负荷调节性。此次第三方测试表明该技术的实炉NOx原始排放水平已推进到低于100mg/Nm3的水平,下一步研发团队将向实现NOx原始排放低于50mg/Nm3发起冲击。

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