預熱燃燒技術應用于煤粉鍋爐氮氧化物無氨原始排放獲進展
【化工儀器網 科技前沿】6月3日，采用中國科學院工程熱物理研究所預熱燃燒技術的兗礦鮑店礦電廠40t/h煤粉預熱燃燒鍋爐經第三方測試表明，以煙煤為燃料，不采用煙氣凈化措施，鍋爐氮氧化物(NOx)原始排放濃度在82.3~94.5mg/m3(按氧濃度6%折算)之間。這表明該鍋爐成為世界首臺氮氧化物原始排放濃度低于100mg/m3的煤粉鍋爐。該鍋爐是中國科學院戰略性先導科技專項"高效清潔燃燒關鍵技術與示范”項目的示范工程。
現有煤粉鍋爐NOx原始排放平均水平在200-450mg/Nm3左右，必須通過選擇性非催化還原(SNCR)、選擇性催化還原(SCR)等煙氣凈化系統才能實現NOx排放達標。凈化系統初投資大、運行成本高，嚴重影響企業效益。且為控制NOx超低排放往往需要投入過量氨水，致使氨逃逸進而引發鍋爐尾部腐蝕和大氣二次污染。
在先導專項支持下，工程熱物理所開發了煤粉預熱燃燒技術，旨在通過燃燒過程的控制，實現NOx原始超低排放。該變革性技術改變了常規煤粉入爐及燃燒方式，一方面通過預熱使煤粉中的部分氮元素轉化為氮氣，實現煤氮的提前脫除，從源頭控制NOx的生成；另一方面顯著改善了入爐燃料的燃燒特性，燃燒強穩定性加大了NOx生成的深度分級控制，同時削弱了煤種對燃燒過程的影響。該燃燒技術集高效燃燒與NOx控制為一體，相較于現有技術，省去氮氧化物凈化系統，無需使用凈化設備和氨水等還原劑，運行成本大幅度降低，且不存在二次污染，清潔、高效、低成本，將有力推動行業的技術裝備升級。
預熱燃燒技術的推廣應用，將帶來顯著的社會效益和經濟效益。以一臺40t/h煤粉鍋爐為例，相較于現有技術，采用預熱燃燒技術，每年可減少生成NOx約200噸、節省氨水800噸、降低維護和運行成本約100萬元。我國僅60t/h容量規模以下的工業鍋爐就有約49萬臺，總規模達450萬t/h，如果10%采用預熱燃燒技術改造，每年可減少生成NOx約225萬噸、節省氨水900萬噸、為行業降低維護和運行成本100億元。
此前，煤粉預熱燃燒技術已在MW級中試規模實現了NOx排放低于50mg/Nm3；在山東、陜西等地開展了燃用煤和純燒超低揮發分燃料的工程示范，實現了NOx排放低于200mg/Nm3，并成功驗證了該技術超強的煤種適應性和超寬的負荷調節性。此次第三方測試表明該技術的實爐NOx原始排放水平已推進到低于100mg/Nm3的水平，下一步研發團隊將向實現NOx原始排放低于50mg/Nm3發起沖擊。
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