PDF《电站锅炉煤炭燃烧与 CO2 排放浓度 变化规律的研究》

265583 71.7 69.6 69.1 67.8 66.7 66.3 68.4 68.0 69.1 69.4 69.5 20.4 21.5 22.6 23.2 22.9 23.4 22.2 22.3 21.0 20.4 19.7 1.7 2.2 2.1 2.4 2.6 2.6 2.6 2.6 2.8 3.0 3.5 6.2 6.7 6.2 6.7 7.9 7.7 6.8 7.1 7.1 7.2 7.3 式. 随着国家经济的发展对电力的需求也将随之增加, 这必将消耗更多的煤炭资源,同时也将加大污染物二 氧化碳的排放.基于中国以煤为主的能源结构,CO2 年排放量处于较高的水平,节能减少CO2排放是当今 社会的热点问题,因此针对煤炭消耗量大的燃煤发电 机组,研究CO2减排技术就显得尤为重要.

2 燃煤电站控制 CO2 排放技术 在电力生产过程中,电站锅炉煤炭燃烧时必将产 生大量的二氧化碳,这些二氧化碳的排放直接影响到 大气环境的品质.目前控制和减少 CO2 排放的方法主 要有吸收分离法、吸附分离法、膜分离法、O2/CO2 燃 烧技术、低氧燃烧技术等.降低 CO2 排放技术的实施 效果与燃煤烟气中 CO2 浓度和分压力有关,提高烟气 中CO2 排放浓度有助于 CO2 的脱除与回收. 一般情况下, 常规燃煤电站锅炉烟气中 CO2 的浓 度一般为 14%-16%,就此直接从烟气中分离、回收低 浓度的 CO2 将影响电站锅炉效率和发电成本.因此, 如何提高烟气中 CO2 的浓度, 降低分离回收 CO2 成本 是当今研究领域的热点问题[

4、5] . 采用较低的过量空气系数,使燃烧后烟气中剩余 氧很少的燃烧技术称低氧燃烧技术.采用此技术后, 烟气中 CO2 浓度增加, 为燃烧后烟气中 CO2 捕集提供 了方便, 根据现阶段燃煤发电机组烟气量大、 CO2 分压低, 其中还含有 NOx、 SO2 、O

2、飞灰等的实际状况, 对燃煤发电厂脱碳技术提出了更高的要求和条件: (1) 在煤炭燃烧生成的烟气中,要求 CO2 浓度 高. (2) CO2 吸收过程应能在较低的温度下进行,减 少能量损失. (3) 燃煤电厂脱碳是以减少温室气体排放为目 的, 吸收后解析的 CO2 浓度高, 有利于加压液化成 CO2 产品,提高 CO2 气体回收率. (4) 脱碳过程中各工艺环节的能耗要尽可能低.

2 低氧燃烧原理 低氧燃烧是提高烟气中 CO2 浓度的有效方法. 该 技术就是在煤炭燃烧过程中,采用较低的过量空气系 数,使燃烧后烟气中剩余氧含量降低的燃烧技术[6] . 针对燃煤电站锅炉的实际运行状况,通过锅炉低氧燃 烧技术的改造,减少燃烧后产生的烟气量,使得烟气 中CO2 浓度增加, 为燃烧后烟气中 CO2 捕集提供良好 的前提条件.在实际实施过程中,结合锅炉空气分级 燃烧或燃料再燃技术,还可以有效降低 NOx 的排放 量,经济效益显著. 影响低氧燃烧技术实施的主要因素:电站锅炉燃 用的煤炭特性、锅炉运行参数、燃烧器类型与结构配 置等.煤炭特性中的成分直接影响锅炉炉膛温度及燃 烧所需空气量;

锅炉运行参数影响燃烧器结构布置及 空气量的分配形式、空气加热温度、磨煤量等.电站 锅炉常用的燃烧器是切圆燃烧方式直流燃烧器,燃烧 器

一、二次风喷口有两种布置方式:均等配风方式和 分级配风方式如图 1(a)、(b). (a)均等配风 (b)分级配风 Figure 1. Installation of direct burners with tangential firing 图1切圆燃烧方式直流燃烧器喷口布置方式 图1(a)为均等配风方式,特点是

一、二次风喷 口相间布置,

一、二次风喷口相互紧靠,其喷口边缘 的上、下间距较小,一般为 80~160mm,沿高度间隔 排列的各个二次风喷口的风量分配接近均匀.这种布 置方式称为烟煤、褐煤型配风方式,在国内外燃用高 挥发分的烟煤和褐煤锅炉上应用较广.图1(b)为分 级配风方式,特点是一次风喷口相对集中布置,并靠 近燃烧器的下部,二次风喷口则分层布置,其