工業鍋爐和工業爐內凈化技術第一頁，共38頁。工業鍋爐和工業爐概述工業鍋爐和工業爐主要污染物及其生成機理工業鍋爐內凈化技術

工業爐內凈化技術第1章緒論

目錄第二頁，共38頁。工業鍋爐和工業爐概述第三頁，共38頁。工業鍋爐工業鍋爐是重要的熱能動力設備，我國是當今世界鍋爐生產和使用最多的國家。工業鍋爐以燃煤占大多數，燃氣的一般是余熱鍋爐用于回收廢熱。第四頁，共38頁。第五頁，共38頁。第六頁，共38頁。第七頁，共38頁。工業爐定義：工業爐是在工業生產中，利用燃料燃燒或電能轉化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設備。一般由工業爐砌體、工業爐排煙系統、工業爐預熱器和工業爐燃燒裝置等組成。第1章緒論壓鑄機工業爐第八頁，共38頁。第九頁，共38頁。第十頁，共38頁。第十一頁，共38頁。工業鍋爐和工業爐主要污染物及其生成機理第十二頁，共38頁。主要污染物：煙塵、硫氧化物、氮氧化物主要污染物的生成機理（1）煙塵在燃燒條件不理想的條件下，煤不能夠完全燃燒，而且在高溫下發生熱解作用。煤熱解極易形成多環化合物，即形成黑煙，其中主要含有笨、芘、蒽、苯并芘等。（2）硫氧化物和氮氧化物

燃料中所含的硫、氮在燃燒過程中與氧化合而生成硫氧化物和氮氧化物。第十三頁，共38頁。工業鍋爐內凈化技術第十四頁，共38頁。工業鍋爐內凈化技術就是從有害排放污染物的生成機理及影響因素出發，以改進工業鍋爐燃燒過程為核心，達到減少和抑制污染物生成的各種技術。工業鍋爐內凈化技術的主要包括：（1）工業鍋爐燃煤高溫固硫技術（2）火力發電潔凈煤燃燒技術（3）循環流化床鍋爐燃燒集散控制系統控制技術第十五頁，共38頁。（1）工業鍋爐燃煤高溫固硫技術根據控制二氧化硫排放的工藝在煤炭燃燒過程中的位置，可將脫（固）硫技術分為燃燒前、燃燒中和燃燒后3種。燃燒前脫硫主要是指選煤、煤氣化和水煤漿等技術；燃燒中脫硫指的是低污染燃燒（如工業型煤固硫、動力配煤加固硫劑固硫、爐內噴鈣）、型煤和循環流化床鍋爐燃燒技術；燃燒后脫硫即煙氣脫硫技術。

第十六頁，共38頁。1）燃燒前脫硫①煤炭洗選技術選煤是除去或減少原煤中所含的硫分、灰分等雜質，并按不同用戶對煤質的不同要求，實行對路供應發展煤炭洗選，是從源頭上減少污染的有效措施。

選煤技術分物理法、化學法和微生物法3種：Ⅰ.物理選煤法：除去原煤中的部分灰分和黃鐵礦硫，是目前我國廣泛采用的一種選煤方法。Ⅱ.化學選煤是借助化學反應使煤中有用成分富集或除去雜質和有害成分的工藝過程。Ⅲ.微生物脫硫是把煤粉懸浮在含細菌的氣泡液中細菌產生的酶促使硫氧化為硫酸鹽，從而達到脫硫的目的。

第十七頁，共38頁。

②煤氣化技術煤氣化是把經過適當處理的煤送入反應器，在一定的溫度和壓力下，通過氣化劑（空氣或氧和蒸汽）以一定的流動方式（移動床、流化床或攜帶床）轉化成氣體。第十八頁，共38頁。③水煤漿技術水煤漿是一種低污染、高效率、流動性強的代油煤基型流體燃料。它是把灰分很低而揮發分很高的煤，研磨成微細煤粉，按煤水合理的比例，加入分散劑和穩定劑配制而成，可以像燃料油一樣運輸貯存和燃燒。水煤漿可分為高濃度水煤漿、普通濃度水煤漿、煤泥漿、精細水煤漿等。我國目前生產的主要品種為高濃度水煤漿，它是由65%～70%的煤粉、30%～35%的水和1%～2%的添加劑通過物理加工而成的漿體狀燃料。第十九頁，共38頁。

2）燃燒中脫（固）硫燃燒中脫（固）硫技術是在煤中添加一定的固硫劑使煤在燃燒或氣化時生成的氣態硫化物在爐內吸收，氣相中殘存的硫化物，與剛進入爐內的脫硫劑接觸而被吸收，這樣排出的氣體中二氧化硫含量就大大降低了。

3）燃燒后脫硫（煙氣脫硫）

目前國外控制二氧化硫排放的最有效的手段仍是煙氣脫硫技術，但其基建投資和日常運行費用較高。

4）固硫劑凡能與煤在燃燒過程中生成的二氧化硫或三氧化硫起化學或物理吸附反應，形成固態殘渣而留在煤灰中的物質均可作為固硫劑，如石灰石、白云石、方解石、氧化鈣、氧化鎂、碳酸鈉、氫氧化鈉等均可作為固硫劑。第二十頁，共38頁。煙氣脫硫工藝流程圖第二十一頁，共38頁。（2）火力發電潔凈煤燃燒技術

1）常規火電機組爐內凈化技術

①常規火電機組爐內脫硫對300MW及以上的新裝機組，以采用濕法（石灰石—石膏法）FGD為主。對300MW以下的中型機組，可采用價格比較便宜的爐內脫硫方式，如爐內噴鈣脫硫等。對中小型老機組實施簡易的脫硫改造。

②低NOx燃燒技術

Ⅰ.分級燃燒方式。300MW、600MW機組的燃燒器具有分級燃燒功能，可降低NOX的排放量約20～30%。Ⅱ.新型燃燒器的設計。如多功能船形體煤粉燃燒器、鈍體燃燒器、濃淡型燃燒器等。第二十二頁，共38頁。

2）清潔發電技術煤燃燒技術

①循環流化床燃燒技術循環流化床鍋爐燃燒效率高，燃料品種廣，可以用高灰分、高含硫、低揮發性的劣質燃料，如褐煤、煤矸石、石油瀝青焦、甚至木屑和工業可燃廢物等，燃料適應性強。我國自主研發的首臺國產100MW循環流化床鍋爐整體結構如右圖所示。第二十三頁，共38頁。循環流化床鍋爐整體布置可采用H型結構，即4個旋風分離器分置于爐膛兩側。下圖為H型國產200MW循環流化床鍋爐布置圖（俯視圖），右圖為其前視圖。

第二十四頁，共38頁。固體顆粒在自下而上的氣流作用下具有流體性質的過程稱為流化。顆粒尺度較小、操作氣速甚高，加以使用分離器使逸出物料不斷返回時，形成另一流化形態，稱快速流化床。第二十五頁，共38頁。增壓循環流化床鍋爐聯合循環發電系統圖②增壓流化床燃燒聯合循環技術增壓流化床鍋爐采用了一種新的增壓燃燒技術，并同時控制燃燒溫度，使燃料在增壓與低溫環境下燃燒，從而最大限度地降低NOx排放，以滿足愈加苛刻的環保要求。同時可采用燃氣輪機以實現發電與集中供熱，而且設計緊湊，能大幅度地減少占地面積。第二十六頁，共38頁。③整體煤氣化聯合循環技術整體煤氣化聯合循環(IGCC)，其主要流程為：在氣化爐中噴入煤粉(或水煤漿)、水蒸汽和經空氣分離而得到的壓縮純氧氣，產生中低熱值的合成粗煤氣(CO+H2)；經凈化系統將粗煤氣除塵、脫硫、去除雜質而凈化成精煤氣；再送入燃氣-蒸汽聯合循環裝置發電。IGCC較好地實現了煤中化學能的潔凈轉化，通過聯合聯合循環實現了能量的高效梯級利用。整體煤氣化聯合循環典型流程圖第二十七頁，共38頁。（3）循環流化床鍋爐燃燒集散控制技術集散控制系統(DCS)目前在全國300MW及以上的火力發電機組獲得普遍采用，其功能已經覆蓋了數據采集(DAS)、模擬量控制(MAC)、順序控制(SCS)等部分。DCS系統是一個分布計算機控制系統，從功能上分成現場控制站、操作員站和工程師站三種類型。這些節點通過系統網絡連接在一起，所有節點之間數據和信息傳遞都由系統網絡完成。典型應用的控制系統結構第二十八頁，共38頁。工業爐內凈化技術第二十九頁，共38頁。工業爐內凈化技術就是從有害排放物的生成機理及影響因素出發，以改進工業爐燃燒過程為核心，達到減少和抑制污染物生成的各種技術。工業爐內凈化技術主要包括：（1）煤粉低塵燃燒技術（2）高溫空氣燃燒技術（3）重油乳化燃燒技術第1章緒論第三十頁，共38頁。第1章緒論（1）煤粉低塵燃燒技術

目前在工業窯爐上使用的燃煤技術大約有下面幾種：①層燃方式：常用的燃煤工業窯爐。但不能長時間連續穩定燃燒。②煤粉燃燒方式：燃燒穩定連續，易于調節。但火焰中含有大量飛灰。③煤氣化技術：燃煤工業窯爐現代化改造常用的方法。但投資大，成本高，效率低。④水煤漿燃燒技術：水煤漿燃燒方式接近于燃油。但灰份較高，火焰潔凈度不夠，且價格高。⑤煤粉液排渣旋風燃燒技術：和煤粉燃燒相似，但可在燃燒過程中實現灰渣捕集，可降低火焰含塵濃度。第三十一頁，共38頁。煤粉低塵燃燒技術是使煤粉在一個圓柱形的燃燒室中進行半氣化旋風燃燒，煤中的灰渣被燃燒室的壁面捕集并除去。在爐膛中再引入二次風進行補充燃燒提高效率。這項技術具有煤粉燃燒方式的優點，如燃燒連續穩定、易于調節、燃燒氣氛可控等，克服了煤粉火焰含灰量高的缺點。第三十二頁，共38頁。第1章緒論（2）高溫空氣燃燒技術高溫空氣燃燒技術是近10年來高速發展的一種新型燃燒技術，具有高效、節能和低污染等特性，目前正得到越來越廣泛的應用。第三十三頁，共38頁。HTAC技術的工作原理HTAC的技術關鍵是采用高效蓄熱式燃燒系統。如圖所示。當燒嘴A工作時，廢氣經燒嘴B排出，將熱量傳給蓄熱體。經過一定時間間隔后，切換閥使助燃空氣流經蓄熱體B，蓄熱體將熱量傳給空氣，空氣通過燒嘴B完成燃燒過程。并交替運行，可實現煙氣余熱極限回收和助燃空氣預熱。第1章緒論高效蓄熱式燃燒系統簡圖第三十四頁，共38頁。

為降低NOx生成量，采用兩段燃燒法和煙氣自身再循環法。右圖是蓄熱式燃燒器燒嘴的原理圖。一次燃料（比二次燃料少得多）的燃燒屬富氧燃燒，很快完成。大量燃料通過二次燃氣通道噴入爐內，與爐內含氧濃度較低的煙氣混合并燃燒。爐內形成溫度分布較均勻的火焰。NOx排放量大大降低。第1章緒論蓄熱式燃燒器燒嘴的原理圖第三十五頁，共38頁。第1章緒論（3）重油乳化燃燒技術

霧化是提高燃燒效率的先決條件。重油霧化得越細，顆粒分布越均勻，便越可以加快蒸發、混合和燃燒的速度。

從工藝投資、經濟效益、燃燒效率以及環境保護等方面綜合考慮，重油摻水乳化具有十分重大的應用價值。第三十六頁，共38頁。重油乳化燃燒特點重油的燃燒速度取決