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qq炫舞梦工厂手机官网:130t/h循環流化床鍋爐低氮燃燒技術改造及其效果分析

更新時間:2019-06-06 10:04 來源:《鍋爐制造》 作者: 戴恩賢 岑逸平 閱讀:613 網友評論0

0引言

為了改善大氣環境質量,國家出臺了一系列環保政策,GB13271《鍋爐大氣污染物排放標準》于2014年頒布實施,對燃煤鍋爐的污染物排放提出了更高的要求,需要達到 100mg /Nm³以下,特別是浙江省在 2018年頒布了DB33 /2147 -2018《燃煤電廠大氣污染物排放標準》地方標準,對燃煤機組等提出了比國家標準更嚴格的超低排放要求,尤其是對NOx排放濃度進行了嚴格的控制,需要達到50mg/Nm³以下。寧波眾茂杭州灣熱電有限公司4號鍋爐于2007年12月投入使用,已不能滿足日益嚴格的環保排放要求,在2016 年對4號鍋爐進行了低氮燃燒技術改造。本文介紹了這臺鍋爐低氮燃燒改造的情況以及改造后的效果,該低氮燃燒技術方案并在其余3臺鍋爐上得到了很好的應用。

1低氮燃燒技術改造

1.1鍋爐使用情況概述

寧波眾茂杭州灣熱電有限公司使用的4號鍋爐由無錫華光鍋爐股份有限公司制造,型號為UG - 130 /5.3- M5的次高溫次高壓循環流化床鍋爐,單鍋筒橫置式,單爐膛,自然循環,全懸吊結構,全鋼架 П 型布置,設計煤種為煙煤。爐膛采用膜式水冷壁,鍋爐和煙道中間是絕熱式旋風分離器,尾部豎井煙道布置兩級三組對流過熱器,過熱器下方布置三組光管省煤器及一、二次風各三組空氣預熱器?;繁I枋┡溆幸惶資沂諭蚜螄低?、一套SNCR脫硝系統、一套布袋除塵系統、一套爐外濕法脫硫系統。目前,鍋爐 NOx原始排放濃度約 350mg /Nm³,采用“SNCR“脫硝工藝進行脫硝 后,NOx排放濃度可控制在90350mg/Nm³左右,無法達到《燃煤電廠大氣污染物排放標準》中 NOx規定的要求。因此,在2016年對該臺鍋爐進行了低氮燃燒技術改造。

1.2 低氮燃燒原理及影響因素

NOx主要來源于人類的活動,其中絕大部分來自燃料的燃燒,根據形成機理,可分為燃料型NOx、熱力型 NOx以及瞬時型NOx,其中瞬時型NOx產生的量很少,可忽略不計。循環流化床燃煤鍋爐產生的主要是燃料型 NOx,大約占總 NOx的 75% ~ 90% ,其次是熱力型 NOx。燃料型 NOx的生成的反應過程和燃燒條件( 如溫度和氧氣)及各種成分的濃度密切相關。熱力型 NOx 生成的原理如下:

當燃燒區域溫度低于 1000℃ 時,NO的生成量較少,隨著溫度的升高,NOx的生成速度按指數規律增加,當溫度足夠高時熱力型 NOx可達20% 。因此,溫度對熱力型 NOx 的生成具有絕對性的作用,另外,空氣系數和煙氣停留時間對熱力型 NOx的生成也有很大影響。

根據上述分析,針對循環流化床鍋爐的運行特性,本次改造從爐膛溫度控制、高溫旋風分離器的分離效率,含氧量,床溫控制,分級燃燒,布風板布置,返料系統的優化等方面對4號鍋爐進行低氮燃燒技術改造。

1.3 改造內容

1.3.1增加爐膛受熱面

1)增加兩片水冷屏。在靠近前屛水冷壁處左右各布置一片水冷屏,從前屏水冷壁中部穿進爐膛然后向上,從爐膛頂棚管穿出,并從兩根集中下降管分別引出一根下降管連接到水冷屏下集箱,水冷屏下部迎煙氣沖刷2.5米范圍內澆注料敷設,將原來水冷壁上集箱至汽包的 12 根 直徑133 ×6 的聯絡管更換成 直徑194 × 10 的管子,其中兩根作為增加的水冷屏的聯絡管。通過增加爐膛內受熱面,運行過程中有利于降低爐膛溫度,減少 NOx的生成。

2)增加三片屏式過熱器。由于采用低氮燃燒,床溫和含氧量降低后鍋爐在低負荷運行時會影響主蒸汽的溫度,甚至會達不到設計的溫度,在靠近前屛水冷壁中間部位均勻布置三片屏式過熱器,過熱器管材質為 12Cr1MoVG,規格為直徑42 × 6,在管屏下部敷設澆注料。

通過增加爐膛內的受熱面,既能降低爐膛溫度,減少NOx的生成,又能保證鍋爐在低負荷運行時主蒸汽的溫度。

1.3.2分系統的優化改造

1)旋風分離器結構優化。將分離器進口寬度由原來的 1200mm 縮小到 900mm,通過計算,這樣煙氣速度可以由原來的 22m/s 提高到 27m/s,提高分離器的分離效率,有利于降低床溫和含氧量。

2)返料系統的優化。將原來的返料箱拆除,更換成新型的返料箱,返料箱風室隔成三部分,返料風分成三路獨立風,使返料風形成高壓頭小風量,提高返料的可靠性。同時,將返料口下移并向爐膛中間靠攏,這樣布置有利于返料的均勻性,使布風板同一平面處的溫度均勻性,減少床溫局部過高造成 NOx 生成量高的因素。

3)布風裝置的優化。經過床層冷態試驗發現,布風板上的床料顆粒度分布不是均勻的,呈現中間細,四周粗的狀態,為了保持整個床面流化風保持一致,對布風板及風帽進行了改造,風帽的開孔率呈中心部位小,向四周逐漸增大,使鍋爐在運行過程中流暢分布更均勻。

4) 二次風系統的優化。原來的二次風口離布風板高度僅有2米左右,造成還原區濃度不夠,分級燃燒不夠明顯,對二次風口進行了優化,保留原有的兩個風口,其他的風口改到離布風板 3.5米高度處,使得分級燃燒更加明顯。

5) 增加煙氣再循環系統。為保證低負荷時一次風氧氣不過量、降低 NOx 生成量,從引風機出口增設一根直徑720x8煙氣再循環管通往一次風機入口,用脫硫除塵后的低氧煙氣代替部分空氣,降低一次風氧含量,在保證床料充分流化的同時,控制一次風氧氣不過量,降低 NOx 生成量。

1.4 水汽系統的變化

由于增加了屏式過熱器,汽水系統的蒸汽流向發生了變化,原來是汽包→包墻過熱器→低溫過熱器→減溫器→高溫過熱器→集汽集箱,經過低氮燃燒改造后變成了汽包→包墻過熱器→低溫過熱器→一級減溫器→屏式過熱器→二級減溫器→高溫過熱器→集汽集箱。

2鍋爐運行試驗優化

2.1冷態試驗

2.1.1布風板均勻性試驗

在床料充分流化后,迅速關掉一次風機,床料自由下落、堆積,觀察床料表面平整,無明顯凹凸,表明布風板經改造優化后均勻性良好。

2.1.2冷態臨界沸騰風量的測量

根據料層與空板的阻力曲線等無法判斷最小流化風量,通過打開爐門用鉤耙在主床內鉤動,從手感上感覺沸騰效果,確定最小流化風量約為38000m³/h。

2.2運行參數調整

通過冷態試驗可以發現床料的均勻性得到了很大的改善,在不改變一次風量的情況下,通過調節新增二次風口的風量,優化了爐膛空氣分級燃燒,降低了 NOx 生成量; 另外,在低負荷情況下,通過調節煙氣再循環系統的引入一次風機的煙氣量,保持爐膛出口的 NOx不會大大提高,低氮燃燒技術改造后,床溫、爐膛出口溫度等參數有了明顯的變化。

3改造后的效果分析

3.1 運行參數

鍋爐經低氮燃燒改造后,最大出力可達到150t/h,與原設計最大出力一致,在30~110%額定負荷內能穩定燃燒,并且在較低負荷時,主蒸汽溫度能達到規定的溫度,改造后運行兩年時間以來,水冷壁管子磨損大大較少。

3.2 NOx排放效果

鍋爐經低氮燃燒改造后,爐膛出口的NOx生成量比改造前大大降低。目前,鍋爐經過近兩年時間的運行,結合“SNCR”脫硝工藝進行脫硝后,最終NOx排放濃度可控制在 50mg /Nm³以下的超低排放要求。

4總結

1) 該鍋爐通過增加鍋爐爐膛內受熱面,優化旋風分離器結構、返料系統、布風裝置,調整二次風系統風口布置,增加煙氣再循環系統等措施,鍋爐各項性能指標均能達到預期要求,并且以往存在的水冷壁磨損問題得到了很大的改善。

2) 低氮燃燒改造后,在額定負荷下,爐膛出口 NOx 排放質量濃度從 350mg /Nm³降 至 100mg/Nm³以下,效果接近原來的最終 NOx排放濃度,優于預期效果;經SNCR脫硝后,最終排放濃度能達到 50mg /Nm³以下,運行穩定時甚至能達到 30mg /Nm3,氨逃逸量控制在 8mg /Nm³以內。

3) 針對原來 CO 排放指標偏高的現象,通過合理選擇再循環煙氣量,旋風分離器圓柱段增加補燃噴嘴,從一次熱風風道接入一次風,與高溫煙氣混合,使煙氣中 CO 燃盡,從而有效的降低了CO 排放指標; 另外,通過燃料消耗量與產生的蒸汽量計算,改造后鍋爐熱效率并未降低,熱效率與環保得到了很好的平衡。

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