洁净煤技术

作者：汪鑫, 陈钧, 范卫东

关键词：燃煤锅炉,燃煤掺氨燃烧,氨燃烧,NOx,空气分级燃烧

近年来，氨作为一种无碳、富氢的燃料，多被用作内燃机、燃气轮机和其他工业用途的无碳燃料。为了降低燃煤电厂CO2排放，燃煤掺氨燃烧受到广泛关注。介绍了现有燃煤电厂锅炉碳减排的途径，论述了氨煤掺烧研究的最新进展，分析了燃煤掺氨燃烧过程中可能存在的问题，揭示了燃煤掺氨燃烧特性与污染物排放规律。针对氨在燃煤锅炉中的燃烧特性与燃煤掺氨燃烧过程中高NOx排放特性，在一台燃烧炉中实现了0～100%掺氨比例的燃煤掺氨燃烧试验，并将空气分级燃烧技术应用于燃煤掺氨燃烧，通过试验进一步研究了不同掺氨比例和分级工况（温度、掺氨位置）对燃煤掺氨燃烧产物的影响。燃煤锅炉提供的高水平预热条件及炉内高温热环境均有利于强化氨气燃烧，氨燃烧特性差不会成为制约其在燃煤锅炉掺烧的主要因素。通过调整燃煤混氨方式、优化空气分级燃烧工况可大幅降低NOx排放浓度。延后燃尽风的通入位置，可延长还原区长度，有利于还原区NH3与NO选择性非催化还原反应和煤热解产物（挥发分和焦炭）与NO异相和同相还原反应的进行，有效降低尾气NO浓度。根据试验煤种，空气分级燃烧工况下，燃尽风中、高位布置且燃尽风占总风量30%以上，燃煤掺氨比例控制在20%～30%（按热值）时，燃烧炉尾部烟气中NOx排放浓度可控制在与煤空气分级燃烧相当的水平。空气分级燃烧工况下，随掺氨比例的提高，燃煤掺氨燃烧还原区H2S峰值浓度呈下降趋势，可能缓解水冷壁管的腐蚀；燃煤掺氨燃烧还会大幅促进还原区CO2/H2O和煤焦气化反应进行，造成大量CO生成。燃煤掺氨燃烧技术是燃煤电厂实现低碳和低氮排放极具应用前景的技术发展方向。

来源：2022年第08期

《洁净煤技术》期刊编辑部

查看洁净煤技术杂志2022年第08期