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行业新闻

​600MW机组锅炉低氮生物质燃烧机改造试验研究

600MW机组锅炉低氮生物质燃烧机改造试验研究

1  锅炉概况

    锅炉为SG-2026/17. 5-M905型、单炉膛、Ⅱ型露天布置、固态排渣、全钢架结构、平衡通风、亚临界一次再热控制循环锅炉,采用摆动式生物质燃烧机调温、四角布置、切向燃烧,正压直吹式制粉系统。过热器系统由顶棚管、包墙管、屏式过热器(分割屏和后屏)、低温过热器和末级过热器组成,过热汽温采用两级给水喷水减温调节,第1级设计喷水量130 t/h,第2级设计喷水量85 t/h。再热器系统由墙式辐射再热器、屏式再热器和末级再热器组成,再热汽温主要采用生物质燃烧机摆动和过量空气系数调节。此外,设有2只事故喷水减温器,最大设计喷水量为82 t/h。

省煤器布置在尾部竖井烟道,炉后布置2台三分仓容克式回转式空气预热器。炉底密封采用水封结构。

2  3MW试验台及试验用煤

    上海锅炉厂有限公司新建成的3 MW等级多功能煤燃烧热态试验台布置如图1所示。该系统主要由原煤破碎和烘干系统、制粉系统、煤粉输送系统、石灰石输送系统、热态试验炉本体、送风机、引风机、烟气再循环风机、天然气点火及其辅助系统、水处理和循环系统、脱硫装置、除尘系统、炉内喷氨脱硝系统、在线烟气分析系统、DCS、气体供给系统

(O:、CO:、夭然气)、灰渣处理系统、空气压缩系统以及其它辅助系统组成。

    本次热态试验炉采用四角切圆燃烧方式,布置有2层一次风喷口,可根据输入功率的大小选择投运1层或2层一次风煤粉喷口进行煤粉燃烧的热态试验。在炉膛主燃区域上方布置有多层SOFA及天然气燃喷口,用于研究不同型式下的空气分级低NO,燃烧特性试验及天然气再燃低NO,燃烧试验。各一、二次风生物质燃烧机喷口可通过生物质燃烧机法兰与实验炉本体连接,可方便调节各一、二次风生物质燃烧机喷口的相对位置,用于研究不同主燃区停留时间、再燃区停留时间及燃尽区停留时间等对煤粉燃烧NO。排放特性的影响。试验台主要设计参数见表1,试验用煤特性分析结果见表2。

3  试验工况及试验负荷

3.1  试验工况

    本次试验主要是掌握燃料燃烧时的NO,排放特性,所以试验工况要尽量接近600 MW锅炉在睁MCR工况下的运行参数,即燃用煤种、煤粉细度、煤粉在对应各个燃烧区域的过量空气系数,完全能够保持一致;主燃区后烟气走道的温度分布,基本能够保持一致;煤粉在有效燃尽区间(烟温800℃以上)的停留时间,以及煤粉在NO,还原区的停留时间基本保持一致。

    在上述几个参数中,重点是要保证“煤粉在有效燃尽区间(800℃以上)的停留时间”和“煤粉在NO,还原区的停留时间”。如果上述参数都能够最大限度地接近实际锅炉的运行工况,则得到的试验结果更加接近将来实际锅炉的运行结果,从而取得最佳的试验效果‘1]。

3.2试验负荷

    试验负荷可根据计算的给煤量,通过设置好给粉机频率来进行计算,并通过称重装置的变化曲线,以及参与燃烧的总风量和氧量来校正。

    1.5 MW负荷、100%燃用石炭煤时,计算过程如下。

    (1)根据1.5 MW负荷以及石炭煤的低位热值23 140 kj/kg,计算得到燃煤量为233 kg/h,空气预热器前过量空气系数为1. 20,燃烧总风量为2 049 m://h(标准状态,下同),一次风比率设定为20%,一次风量为410 m:3/h。假设炉膛漏风比率为5%,则二次风比率为75%,二次风量为1 537 ms/h。

    (2)给粉机投运2台,单台给粉机给煤量为117 kg/h。

    (3)给粉机标定曲线,对应117 kg/h的给粉量约为28 Hz的频率,或28150=56%的开度。

    (4)校核称重装置的重量变化曲线,通过调整给粉机的频率,来满足所需要的给粉量。

    试验要求调整空气预热器前过量空气系数到1. 20。二次风量一{1.20×送风机出口风量/[21/(21-省煤器后氢量)]一-次风量),设定一次风比率为20%,调整一次风量到410 m3/h左右,根据显示的送风机出口风量、省煤器后氧量、一次风量,计算得到二次风量,再将其与理论计算值相比较。

4  NO,排放特性试验结果

4.1  100%石炭煤

    试验按照燃用100%石炭煤进行,负荷调整到1.5 MW左右,模拟锅炉B-MCR工况,出口烟气的氧量控制在4.O%左右,试验结果见表3。

    由表3可见,在沿炉膛高度方向空气系数分布不变的情况下,NO,排放值主要与总的过量空气系数有关,增加或减少总的过量空气系数,NO,排放相应增加或减少,在试验台的运行参数范围内,Nn变化时,烟气中CO含量基本不变;在试验台运行参数及不进行空气分级燃烧的前提下,100%燃用石炭煤时,飞灰含碳量高达2.35%。

4.2   8026神华煤+20%石炭煤

    试验按照燃用80%神华煤+20%石炭煤进行,负荷调整到1.5 MW左右,模拟锅炉B-MCR工况,出口烟气的氧量控制在4.O%左右。

    (1)通过各生物质燃烧机风门的调节,逐步降低主燃区的过量空气系数,螬加分级燃烧的效果,试验分为7个工况,试验结果见表4。

  通过改变沿炉膛高度方向空气系数的分布逐步减少主生物质燃烧机区域的过量空气系数,Nn排放值逐步降低,从工况1的最高541. 67 mg/m3逐步降低到工况5的210. 82 mglm3,降低幅度达到61%。

    采用两段SOFA的设计,将更加有利于降低NO,的排放。

    (2)逐步增加主燃区的过量空气系数,减小分级燃烧的效果,试验分为8个工况,试验结果见表5。

    由表5可见,通过改变沿炉膛高度方向过量空气系数的分布逐步增加主生物质燃烧机区域的过量空气系数,NO,排放值逐步增加,从最低254. 57 mglm'i逐步增加到594. 34 mglm:a,增加幅度达到133%。

    (3)再逐步降低主燃区的过量空气系数,加大分级燃烧的效果,试验结果见表6。

    试验数据的重复性很好,通过改变沿炉膛高度方向过量空气系数的分布,逐步减少主生物质燃烧机区域的过量空气系数,NO,排放值逐步降低,从工况1的最高594. 34 mglm:3还步降低到工况4的289.3 mglm:3,降低幅度达到51%。

    值得注意的是,从工况4开始,再进一步降低主生物质燃烧机区域的过量空气系数,N旺排放值从工况4的289.3 mg/d,又增加到工况5的311. 58 mg/rns,期间燃烧区出口烟气温度从1 496. 29℃略增至15 01.8℃,温度增加很小,氧量从工况4的4.95%变化到工况5的4.92%,变化幅度也很小,表明过分降低主生物质燃烧机区域的过量空气系数,NO,排放反而会有所增加。该试验结果与有关文献的结论吻合。

5  结  论

    (1)在3 MW试验台上影响N0,排放、CO和飞灰含碳量等燃烧特性的关键运行参数与台山发电公司600 MW机组锅炉的实际运行参数基本相同,但是由于在3 MW试验台试验时采取了比较高的运行氧量(一般在4. 5%左右),加之试验台生物质燃烧机区域采用了耐火炉墙的结构,燃烧区温度较高,燃烧区上部出口烟温最高达到1  503. 53℃,热力型NO,较高,导致其NO,排放值比台山发电公司600 MW机组锅炉的实际运行数值要高20%左右。

    (2)试验表明,NO,排放受运行氧量、主生物质燃烧机区域的过量空气系数、炉膛温度等参数的影响较大,降低这几个参数可大幅度降低NO。排放。


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点击次数:  更新时间:2017-02-02 20:45:17  【打印此页】  【关闭