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小型循环流化床锅炉低氮燃烧分析穆国栋中国火电厂大气污染物排放标准已于二零零四年一月一日生效随着更严格的氮氧化物排放限制要求,燃烧设备的设计必须还要考虑如何在保证燃烧效率的同时降低氮氧化物的排放循环流化床CFB锅炉的NO、排放比起传统的煤粉炉和炉排炉要低很多这主要是由于循环流化床锅炉床温一般情况下为约900°C多,而其它炉型的燃烧温度要超过1100°Co此外,循环流化床锅炉采用分级燃烧也有效地降低了NOx的生成如果对氮氧化物排放有更加严格的要求则可以通过在循环流化床锅炉中使用选择性非催化还原SNCR技术来进一步降低氮氧化物的排放在循环流化床锅炉的旋风分离器中,烟气的温度大多为800°C至900°C烟气在分离器中有较长的停留时间而且喷入的氨与烟气的混合很好在分离器的入口喷入适量的氨,烟气与喷入的氨会有良好的混合以及充分停留时间,氨与烟气中的NOx反应实现脱氮的目的石家庄高新热电厂4X75t/h+lX220t/h锅炉为循环流化床锅炉为了减少锅炉烧煤对大气环境的污染,满足环保部门对烟气排放的要求,今年对五台锅炉增加烟气脱硫和脱销装置,脱硝选择用选择性非催化还原法SNCR脱硝工艺,还原剂采用尿素,实现烟气达标排放,减少环境污染随着更严格的NOx排放要求和降低脱销系统尿素使用量增加经济效益的目的,根据我厂流化床锅炉的工况,考虑如何在保证燃烧效率的同时降低氮氧化物的排放是锅炉燃烧调整的新课题我们要充分利用循环流化床锅炉燃烧温度低、温度场均匀性好、污染物初始排放浓度低的特点,将燃烧所需的空气量分成两级送入锅炉进行燃烧,使第一级燃烧(还原区一浓相区)内过剩空气系数小于1燃料先在缺氧的条件下燃烧,使得燃烧速度和温度降低,从而抑制热力NOx的生成同时,缺氧燃烧产生的CO、CH
4、H
2、HCH等还原剂与NOx进行反应,抑制燃料NOx的生成在二级燃烧区(燃尽区一稀相区)内,成为富氧燃烧区,此时空气量多,一些中间产物被氧化成NOx,但是与常规相比燃烧温度较低,生成NOx量不大,总的NOx生成量是减少的低氮燃烧主要是通过加强电厂锅炉运行管理和技术指导氮氧化物主要是通过三种路经形成的热力型、快速型、及燃料氮传统燃料中像油和煤等含有氮化合物在燃烧过程中一部分氮化合物中的氮被氧化生成燃料型NOx这是锅炉排放的NOx的主要部分占总排放的约90%在高温情况下(1100°C)一部分空气中的氮被氧化生成热力型NOx,每增加100°C燃烧反应增加6-7倍然而,由于循环流化床锅炉的低温燃烧特性,在循环流化床锅炉中产生的热力型NOx非常少此外,循环流化床锅炉采用分级燃烧也有效地降低了NOx的生成只有在燃用气体燃料的超低NOx燃烧器中,控制快速型NOx才比较重要考虑NOx生成特点及我厂流化床锅炉工况和运行调整习惯,相关技术人员经过多次研究和讨论,同时咨询和调研周边同类机组运行情况,根据存在的问题,借鉴摸索低氮燃烧的调整方法,减少脱销还原剂尿素使用量,增加企业效益,并确保锅炉环保排放指标为目标进行如下改进作为燃烧调整实验的依据采用不同运行方式获取实验数据找到最佳运行调整方式达到即保证燃烧效率又降低氮氧化物的目的低过量空气燃烧减少烟气中过氧量,可抑制NOx的生成流化床锅炉过剩空气系数为
1.15—
1.3左右,氧量为
2.7—
4.8左右,考虑漏风一般取4一5左右我厂5多,甚至个别炉6多根据各炉情况氧量保持
4.5—5保持合理炉膛负压负压过大增加漏风量,炉膛负压大减小烟气反应时间建议炉膛负压保持-5O-lOOPa左右根据各炉情况给煤机处不返烟为宜保持低床温运行流化床锅炉可降低NOx生成是其炉型优点,床温高生成NOx就多,可通过降低床温来控制NOx的排放量但降低床温增加CO的溶C增加化学不完全燃烧损失,建议床温控制在850-920°Co增加二次风量占比煤中的N的燃烧在NOx中占很大比例,在浓相区减少一次风量,使此处缺氧燃烧,抑制NOx生成,同时增加二次风量,尤其上排二次风量分级燃烧因为炉内喷钙由炉膛下二次风口进入,调整时考虑炉内喷钙正常提高炉料循环倍率根据锅炉负荷适当保持高料层差压运行,提高炉料循环倍率#1炉尽量多投二次返料,#
3、#4炉投运面饲锅炉负荷不能太低,75T/h锅炉负荷不低于45T/h220T/h锅炉不低于150T/ho负荷过小上述第45项不好实现“总体统一〃原则实验强调的是高效燃烧与降低NOx过程的高度统一作为流化床锅炉运行的一般原则,务必要遵循“一次风主调料层温度确保床温,二次风补充氧量紧跟负荷〃这一基本要领在可以降低一次风率的情况下,提高二次风率增强分级效果,无论对燃尽率提高、炉内减缓磨损、提高煤质适应性、保证炉效,或者对提高石灰石脱硫效果、增强降低NOx能力、改善循环流化状态,都十分有益高新热电#5炉为UG—220/
3.82—M型CFB锅炉,于2005年8月31日投产发电,运行正常、平稳,是我厂主力炉,以此作为调整实验对象做如下方案燃烧调整方案
1.床温920-930°C炉膛负压<-100Pa料层差压保持12000Pa一次风量控制床温,二次风量占总风量50%燃烧调整方案
2.床温900-920°C炉膛负压<-100Pa料层差压保持11500Pa一次风量控制床温,二次风量占总风量60%燃烧调整方案
3.床温900-920°C炉膛负压V—lOOPa料层差压保持11500Pa一次风量控制床温,二次风量占总风量65%燃烧调整方案
4.床温940-950°C炉膛负压<-100Pa料层差压保持12000Pa一次风量控制床温,二次风量占总风量50%燃烧调整方案
5.床温940-950°C炉膛负压<-100Pa料层差压保持llSOOPa一次风量控制床温,二次风量占总风量60%根据不同方案#5炉NOx排放见附图结论:从2014年12月4日11:00开始调整#5炉负荷210-220T/h调整期间保持床温在940-950°C和920-930°C之间,炉膛温度降低影响负荷2-5T/h左右同时反料温度偏高炉膛温度25°C左右,炉膛调整抑制的NOx在反料器又可能重新生成,所以综合考虑床温控制在920-930°Co上排二次风门全开,下排二次风门喷钙风管开50%、其余开30%二次风压比调整前增加1500Pa二次风机挡板开C由65%开至80%炉内石灰石脱硫方式,更喜欢相对较高的整体和局部氧量;而低氮过程,更希望亲近低氧环境但无论对脱硫或是低氮来说,都不能回避燃料的高效燃尽问题过分的低氧,会降低低温过程燃料燃烧的氧化速率,尤其是挥发分耗尽后的大颗粒,其燃尽率的降低更为明显,带来飞灰和大渣含碳量的显著增加;太高的富氧,显然会使排烟损失急剧增加总体上,如果不统一起来综合考虑,一定会出现锅炉热效率的大幅下降他们的高效反应温度,其重合点大致为870〜920°C这一点毋容置疑,矛盾的关键在于解决氧量控制和分配关系,解决好氧量在炉内的均匀性,是提供好机会的要点因为#5炉炉内喷钙,减排SO2指标,SO2和NOx两个指标控制互为抑制,可考虑S02指标在最高限运行控制,达到降低NOx的排放2014年12月9日1330停止炉内喷钙后,NOx指标由356mg/m3降至314mg/m3稳定在280mg/m3左右最低276mg/m3;2014年12月9日2240炉内喷钙投运,NOx升至371mg/m3oCFB锅炉的一次风增加时,排烟温度定会升高,锅炉热效率显著降低#5炉只能用风量控制床温,而#
3、#4锅炉安装有面饲给灰系统(将电除尘一电场重新送入炉膛二次燃烧)对床温调节比较充裕从而对氧量和排烟温度加以调节控制如果通过设备技改,如增加烟气再循环、二次风入炉位置选择等并密切配合床温床压的调整,努力实现870〜920°C最佳低氮温度环境,并适C的低氧运行条件来获得最终低氮效果通过调整实验,#5炉NOx排放大约降低30-40mg/m3由原来最高400多mg/m3降到最高370mg/m3左右一般在300—345mg/m3之间波动停止炉内喷钙,脱硫塔正式投运后,按照这种调整方式NOx排放还可大大降低,可到240—270mg/m3低氮燃烧,降低NOx排放受到多种因素影响,如料层、漏风、飞灰循环倍率、煤质、煤的筛分、风量配比、氧量、司炉经验等,所以各相关技术人员应加强技术交流,共同探讨低氮燃烧调整这个新课题,找到最优燃烧调整方案石IT住■■桐性有■公司140[186900*:Iptcagrit«5■的仔S2014-12-9小时报袤|日报亵|月报表导出EXCEL「打印预览■■■I通信PLC通信正常|状态自动运行|加密锁打开|2014-12-10I9:31:41吁标赫度厢玲度1吸成恂S02S02折黄依度502揶触率HCh:稼度H0:折董依度NOx排靛章标况赢r惊宿律度»/»3m心3Kc/hK/hti/h353Kc/h|2O14-12-OT2奶叵08K412653T35433320ft352842939138122014-12-07河13081427Ti61877673665674318M34747292916734120K-12-CT2两11308142612158282635153693149934326290292121020M-I2-CT513061412121744688035568923043932841281692S3082014-12-01雨||3061383茂450164743341393276134632301592017820K-12-OT1阳13061363L24690648681431332!273348529549194582014-12-071E
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