煤粉高效洁净燃烧技术

煤粉高效洁净燃烧及烟气净化技术包括高效燃烧技术、低NOx燃烧技术、烟气脱硫技术、烟气脱硝技术、除尘技术等。现简要介绍如下:

一般而言，煤粉高效燃烧技术与低NOx燃烧技术是互为矛盾的两种技术。降低NOx生成与排放根本在于控制燃烧区域的温度不能太高，但低温燃烧又影响煤粉的燃烧率，协调好这两项技术的应用使之达到综合最佳效果是目的，实际上就要求对煤粉燃烧的全过程加以控制。既能够保证煤粉着火的稳定性，又有较低的燃烧温度，同时有足够长的并在一定温度下的燃烧时间保证燃烬。目前世界上较先进的燃烧技术基本兼顾了这些因素，其中以直流燃烧器为主的有:ABB-CE公司利用一次风弯头的惯性分离作用，在弯头出口中间设置有孔隔板，将煤粉气流分成上浓下淡两段气流，形成上下浓淡煤粉燃烧器，并在喷口处装有轴向距离可调整的V型钝体，通过合理组织二次风，同时达到了稳定、高效、低NOx 排放的燃烧效果;日本三菱重工(MHI)开发了PM型燃烧器，利用弯头的离心作用，把一次风分成上下浓淡两股气流，同时采用烟气再循环和炉内整体分级燃烧技术，也达到了较好的效果。

以旋流燃烧器为主的有:FW公司利用旋风子使进入主燃烧器的一次风浓度增加，并降低一次风速以保证煤粉气流着火稳定性，并控制NOx 的生成量;有较多工业应用的还有B&W公司的PAX型旋流煤粉燃烧器、日本IHI公司的宽调解范围旋流煤粉燃烧器、德国斯坦米勒公司多级分级供风旋流燃烧器等。上述这些工业产品均能够保证NOx 排放在400mg/Nm3以下，并具有较高燃烧效率。目前国外正在开发的低NOx 燃烧技术可以控制NOx生成量是在200mg/Nm3左右，已达到了比较高的水平。但由于世界上很多先进国家对NOx排放规定了严格的标准，仅靠改进和提高燃烧技术难以达到NOx 控制值，因而有些锅炉机组在尾部增设了烟气脱硝装置。

我国近年来也开发了很多型式的低NOx燃烧技术，具有代表性的是浓淡煤粉燃烧器，包括水平浓淡、上下浓淡直流燃烧器、旋流燃烧器和可控浓淡旋流煤粉燃烧器等。但由于我国存在煤种多变等问题，致使这些技术在应用中遇到了一些问题，包括采用国外类似技术制造的燃煤机组也遇到了同样的问题。通过努力，最近针对褐煤锅炉已开发并已工业应用了具有一定煤种自适应性的低负荷稳燃低NOx 排放成套燃烧技术，可以控制NOx排放量在400mg/Nm3以下，燃烧效率在99%以上，比较先进。

烟气脱硫、脱硝与除尘是烟气净化的三个主要内容。在烟气脱硫方面，湿法脱硫占绝对主导地位，在发达国家占有市场90%以上。其他为半干法脱硫、炉内喷钙尾部增湿、排烟循环硫化床法、电子束氨法等脱硫技术。从发展看，湿法脱硫仍由于其指标高而占主导地位，排烟循环硫化床脱硫方法也由于其技术经济的综合优势而逐步占据了一些市场并将在发展中国家逐步得到大量应用。对我国而言，对新建机组最好采用湿法脱硫技术设备一步到位;对改造机组视煤种含硫量而定，如高硫煤可采用排烟循环硫化床方法，对低硫煤可采用炉内喷钙配以尾部增湿，尤其是现已存在的大量水膜除尘器可以综合利用其价值。在烟气脱硝方面，国外一般采用选择性还原反应装置，去除烟气中大部分的氮氧化物，其他方法尚在开发和研究阶段。国内由于资金、场地等限制，尚无工业应用先例，而且暂时也无能力完成示范机组建设。在烟气除尘方面，由于发达国家对烟尘排放率和超细颗粒脱尘率的要求持续升高，许多国家已逐步将电除尘器改为脉冲反吹滤袋式除尘器，这可以澳大利亚、美国等国家为代表。我国近期计划把大批中型机组的旋风除尘器或水膜除尘器替换成电除尘器，指标为出口烟尘不超过200mg/Nm3，飘尘则无要求。在拟建的大连台山增压循环硫化床锅炉上，中方准备采用脉冲反吹式滤袋除尘器，以达到较高性能。

●关于"十五"期间国家洁净煤燃烧技术发展方向的几点想法:

关于脱硫问题。国家应制订一个比较长期的稳定政策并强化实施，刺激脱硫技术设备规模化、产业化发展。并组织力量联合对湿法脱硫技术设备国产化进行攻关、对CFB脱硫技术进行成套化攻关，以经济手段鼓励脱硫新技术新工艺的开发和工程化示范应用。

考虑到国情的限制，在新建机组中大力推广高效洁净燃烧技术的同时，还要对现有机组加大改造力度，尤其对NOx的排放要采取一些强制措施，推进高效洁净低NOx燃烧技术的推广，减轻酸雨的危害。

提高除尘效率的改造要考虑到未来烟气脱硫后的情况。目前的改造以推广电气除尘器为主，如果未来采用非湿法脱硫技术改造机组，电除尘效率将大受影响。要考虑采用除尘脱硫一体化技术建立示范工程项目，还应尝试新型滤袋式除尘器的示范应用。

把节能技术与洁净煤技术有机地结合起来，互相兼顾。研究开发燃煤联合循环和煤炭转化等高新洁净煤技术，为下世纪的大规模应用打好技术基础。

大力开展清洁能源的研究工作，太阳能、风能等洁净能源的技术水平，使其产品达到商业化水平，并着手开展其推广应用工作。

在洁净煤技术不断发展的十几年内，国内外均开发了许多产品和成套技术。有先进的选煤技术、水煤浆技术、煤炭气化、煤炭液化技术，有循环流化床、增压循环流化床、整体煤气化联合循环等技术，有各种处理水平的烟气净化技术及粉煤灰综合利用技术等。综合考虑我国现状，煤粉高效洁净燃烧及烟气净化技术在近期应有较广阔的应用空间。

煤粉低尘燃烧技术是在液排渣旋风燃烧技术基础上发展起来的。

传统的液排渣旋风燃烧器技术是使煤屑在一个具有强烈旋转回流流场的圆柱型燃烧室中进行旋风燃烧，进入燃烧室的煤粉及灰渣在旋转流场的作用下被燃烧室壁面捕集并附着在壁面熔渣层上进行附壁燃烧，较细小的煤粉则浓集在壁面附近进行悬浮燃烧。这种燃烧器具有非常高的燃烧强度，其容积热强度可达42×106KJ/m³.h。由于大量灰渣被壁面熔渣层捕集并在高温下成液态渣除去，进入炉膛的是比较洁净的高温火焰和烟气。这种燃烧方式保留了煤粉燃烧方式的优点，如燃烧连续稳定、易于调节、燃烧气氛可控等，克服了煤粉燃烧火焰含灰量高的缺点。

但是传统的液排渣旋风燃烧器，不论是立式还是卧式的，为了在燃烧室中形成强烈的旋流，其二次风均是从燃烧室的侧面切向或割向引入。这种进风方式的优点一是结构简单;二是二次风具有最大的角动量，能产生最大限度的强旋流。我们通过对其流场的测定发现，切向进风导致燃烧室中旋转回流流场的严重畸变，极大地破坏了旋转流场的轴对称性，回流区缩小，旋流的回流现象大大减弱，从而缩短了煤粉在燃烧室中的停留时间。由于旋流流场的紊乱，对灰渣的离心分离作用显著减弱，大量煤粉及灰渣短路逸出燃烧室，使得捕渣率难以提高。更重要的是，由于二次风口开在燃烧室侧壁熔渣的流场之中，高速的二次风气流对风口处的强烈冷却作用使熔渣在该处凝结，造成结渣，使燃烧不稳定，严重时还会堵塞风口而被迫停炉。为解决风口结渣堵塞问题，一个办法是将二次风预热到摄氏一千度以上，如TRW公司的液排渣旋风燃烧器就是这么做的。为此必须采用预燃室结构，从而使燃烧装置变得很复杂，难以在一般工业窑炉上应用。

煤粉低尘燃烧器对传统的液排渣旋风燃烧器进行了重大的技术革新，克服了其固有的缺点，使捕渣率大幅度的提高。其火焰的洁净度高于水煤浆火焰，可与重油火焰相媲美。此外，这项技术不需对煤进行特殊加工，煤种适用范围宽，经济性好。因此，这是一项在工业窑炉上实现以煤代油以及对老式燃煤工业窑炉进行改造的极有前途的煤洁净燃烧技术。