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行业知识

对冲燃烧锅炉低氮燃烧改造中2种生物质燃烧机的应用分析

对冲燃烧锅炉低氮燃烧改造中2种生物质燃烧机的应用分析

摘  要:某300 MW机组对冲燃烧锅炉低氮燃烧改造中采用Airejet和DRB-42生物质燃烧机,并加装了双风区OFA(燃尽风)喷口。经试验调整,OFA风箱挡板开度在500/c—l00%区间时对降低NOx的排放值有很好的效果。OFA喷口二次风套筒、中心风挡板开度全开,外二次风叶片角度关小,尽量关小备用燃烧器层的风箱挡板开度,有利于降低NOx排放。在锅炉运行配风方面,OFA风箱挡板50%—100%,Aire -Jet生物质燃烧机层风门开度35%,DRB-42生物质燃烧机层风门开度在450/c—550区间,可获得降低NOx的最优效果。在300 MW工况下,省煤器出口NO。排放值由改造前的500—700 mg/m3降低至280mg/m3以下。

    几年来,我国先后出台了改善大气环境质量的火电厂氮氧化物防治技术政策、火电厂大气污染物排放标准、关于执行大气污染物特别排放限值的公告,对火电厂大气污染物如NO。的排放等提出了很高的要求。而国内火电厂早期投运的锅炉低氮燃烧技术相对落后,NO。排放浓度普遍较高,要对早期投运的锅炉NOx进行排放浓度控制,由于受现场条件的制约,增设锅炉尾部烟气脱硝装置的改造难度和工作量较大,且成本较高。相对而言,低氮生物质燃烧机改造是一种经济、有效的减排方法。因此,低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术…。

1  设备概况

1.1  改造前概况

    某电厂300 MW机组锅炉是由北京巴布科30浙江电力克·威尔科克斯有限公司(简称北京巴威)引进美国B&W公司RB锅炉技术标准设计制造的亚临界压力、单炉膛、一次再热、自然循环、平行烟道、单汽包型箱式煤粉炉,型号为B&WB-1025/17.5 -M.锅炉炉膛宽为13 800 mm.深度为12 300mm.高为48 500 mm。配用5台MPS-ZGM95N型中速磨的直吹式制粉系统,采用前后墙对冲燃烧方式,配置20只B&W标准的双调风DRB-XCL型旋流煤粉生物质燃烧机,前后墙各10只,分3层前后对称布置,上、中、下分别为2,4,4只。

1.2  改造概况

1.2.1  生物质燃烧机改造

    本次改造对原系统20只生物质燃烧机进行了更换,使用美国B&W公司研制的Airejet以及DRB-42型超低NOx双调风旋流生物质燃烧机替代原有生物质燃烧机。为使最上排生物质燃烧机投运时能使煤粉在炉膛断面范围内更为均匀,将最上层生物质燃烧机的布置方式由原来的前、后墙各2只,改为4只生物质燃烧机全部布置在前墙。为满足下排生物质燃烧机使用微油点火设备的需要,下排8只生物质燃烧机使用DRB-42型生物质燃烧机,其余12只全部使用Airejet型生物质燃烧机。

    Airejet生物质燃烧机能够高效地燃烧煤粉,并可通过与燃尽风喷口联合使用来大幅度阵低NOx的排放。同时,Airejet生物质燃烧机能够在合适的调节范围内在生物质燃烧机喉口处建立稳定的着火点。生物质燃烧机在炉膛内的布置既能控制NOx的排放,又能提供完全燃烧所需停留时间的热环境。Airejet生物质燃烧机设计独特,空气可直接供到生物质燃烧机的火焰内部,使燃烧更加迅速。因而该型生物质燃烧机能在更低的过量空气系数下运行,同时将一氧化碳和飞灰含碳量降到最低。

    DRB-42生物质燃烧机充分利用了空气分级燃烧的特点,煤粉喷口位于生物质燃烧机中心区,可以有效控制空气与煤粉在火焰根部的相互作用。二次风通过一次风道外侧的3个环形风道进入生物质燃烧机,二次风量可以调节,其中少量的二次风进入环绕在一次风道外围的过渡区,以控制火焰中心富燃料区域的氧量,有利于降低NO。的生成量。在过渡区外环依次是内二次风区和外二次风区,二次风可分别进入这2个区域,通过可调轴向叶片产生旋转的二次风气流,控制空气与一次风的混合,再通过控制燃烧率及二次风量来降低NOx的生成量。二次风在燃烧过程中逐渐与初期燃烧的产物混合,完成煤粉的燃尽,从而使NOx的生成降到最低。

1.2.2  燃尽风改造

    本次改造在生物质燃烧机上部增加10只B&W公司的双风区燃尽风喷口(前、后墙各5只),并固定旋沆方向,对应主燃烧区域生物质燃烧机的旋流方向,以实现空气分级燃烧。双风区燃尽风喷口中心风区为直流,以保证燃尽风有足够的速度覆盖炉膛的深度:外环风区为旋流风(可调),以保证燃尽风在炉宽方向的均匀分布。燃尽风的进风量由每只燃尽风喷口上的二次风套筒进行调节。

    新增加燃尽风喷口后,在维持总空气量不变的情况下,主燃烧区域的部分风量分到上层燃尽风风箱,主燃烧区域富燃料环境得以加强,同时主燃烧区域的欠氧还原气氛可促使已生成的NOx还原成N,,减少燃料型NOx的生成。另一方面,主燃烧区域燃烧推迟,有利于减少热力型NOx的生成。燃尽风从主燃烧区域上喷入,以确保前期产生的还原性气体和未燃尽燃料的燃尽。

2  燃烧调整试验结果

2.1  生物质燃烧机开度调整

    锅炉低氮燃烧改造启动后,结合对锅炉燃烧状况的观察,首先进行了生物质燃烧机二次风门开度及内、外二次风叶片角度的优化调整工作。调整后炉膛内火焰充盈度好,火焰形状完整,颜色明亮,无火焰冲刷侧水冷壁情况,生物质燃烧机区域水冷壁及生物质燃烧机喉口无积灰。

    试验结果表明调整调风盘开度对飞灰含碳量影响不大,而外二次风旋流强度对飞灰含碳量影响较大,增强内二次风旋流强度、减弱外二次风旋流强度会降低飞灰含碳量,因此将各烘烧器外二次风旋流强度基本调至最弱。

2.2 Airejet生物质燃烧机层风箱风门开度调整

    在机组负荷为300 MW,B,C,D,E磨运行工况下,将Airejet生物质燃烧机层风门挡板开度由50%关至35%时,NOx排放由380 mg/m3降低至250 mg/m3,可见关小Airejet生物质燃烧机层风门挡板可降低NOx排放,但风门开度低于35%时,NOx排放值又有所提高,如图1所示。2.3 DRB-42生物质燃烧机层风箱风门开度调整时间/iriiiiNOx随AirejetTM生物质燃烧机层风箱风门开度变化趋势

    在机组负荷为300 MW,B,C,D,E磨运行工况下,将DRB -42生物质燃烧机层风箱风门开度由50%开至85%时,NOx排放值由280 mg/m3提升到410 mg/m3,风门开度再次关至45%时,NOx排放值又降至260 mg/m3。风门开度低于45%时,NOx排放值迅速提高。

2.4  燃尽风箱二次风风门调整

    在机组负荷为300 MW,A,B,D,E磨运行工况下,在燃尽风风箱挡板由100%关至50%的过程中,省煤器出口NOx排放由240 mg/m3升高至260 mg/m3,由50%芙至15%的过程中,省煤器出口NO。排放值由260 mg/m3升至410 mg/m3,由15%关至8%的过程中,A侧NOx排放值升至450 mg/m3,B侧NO。排放值升至490 mg/m3。从试验结果看,随着燃尽风风箱挡板开度的减小,NOx排放值升高,如图3所示。

2.5  燃尽风喷口二次风套筒开度调整

    在机组负荷为300 MW,A,B,D,E磨运行工况下,在燃尽风喷口全开(250 mm)时,省煤器出口NOx排放值最小。当开度关至100 mm时,省煤器出口NO。的排放值达到最高,平均值达440 mg/m3。由此可见,开大燃尽风喷口二次风套筒开度,有利于降低NOx排放。

2.6  燃尽风喷口中心风开度设置

    关小燃尽风中心凤挡板开度后,单只燃尽风喷口进风量不足,会引起对应部位的末级过热器超温,故燃尽风喷口中心风挡板开度全部固定在全开状态(250 mm)。

2.7  燃尽风外二次风叶片角度调整

    在机组负荷为300 MW,A,B,D,E磨运行工况下,燃尽风外二次风叶片角度由900关至250后,锅炉NO。排放由330 mg/m3降低至260mg/m3。分析认为,在二次风压不变的情况下,关小外二次风叶片角度,减小了燃尽风喷口的通流面积,燃尽风通过更小的面积进入炉膛,增加了燃尽风的风速,使燃尽风更好地覆盖整个炉膛的纵深,同时燃尽风喷口外二次风旋流较大,很好地覆盖了炉膛的宽度方向,使NOx明显下降。

2.8  备用生物质燃烧机层风箱风门挡板开度调整

    在机组负荷为300 MW,B,C,D,E磨运行工况下,备用生物质燃烧机层风门挡板由25%关至7%,NOx排放由300 mg/m3降低至260 mg/m3;当风门关至7%后,备用生物质燃烧机壁温有超温现象:将风门开大至15%.生物质燃烧机壁温超温现象消失,但NOx排放未见明显增加。由此可见,关小备用燃烧器层风门开度后,有更多的二次风进入燃尽风风箱,强化了空气分级燃烧,使得NOx排放值降低。

2.9  炉膛氧量调整

    在机组负荷为300 MW,A,B,D,E磨运行工况下对炉膛氧量进行调整。从图7看,炉膛氧量由2.6%升到4.4%,NOx排放值由270 mg/m3升到460 m~m3。随着炉膛运行氧量的升高,燃烧区域富燃料环境变差,同时炉膛燃烧峰值温度升高,使NO。排放值大大增加。

2.10  生物质燃烧机改造前后的排放数据对比

2.10.1  改造前

    生物质燃烧机改造前,在机组负荷维持300 MW时进行的不同磨煤机运行组合下的测试数据见表

2.10.2  改造后

    经过降低NOx的调整试验后,在机组负荷为300 MW时进行的不同磨煤机运行组合下的测试数据见表3表4。

    从测试数据看,改造后NOx排放值明显低于改造前,经过降低NOx的优化调整后,锅炉NOx排放可控制在280 mg/m3以下。生物质燃烧机改造后飞灰含碳量也基本正常,控制在3%以下。

3结论

    锅炉应用Airejet和DRB -42生物质燃烧机以及加表1  生物质燃烧机改造前燃煤分析数据2014年装双风区燃尽风的低氮燃烧改造,经优化调整后取得了良好的NOx减排效果。

    在锅炉运行中,燃尽风风箱挡板开度在50%~100%时,燃尽风喷口二次风套筒、中心风挡板度全开,外二次风叶片角度关小,对降低NOx的排放有很好的效果。

    经实际运行摸索,在燃尽风风箱挡板开度50%~100%,Airejet生物质燃烧机层风门开度35%,DRB-42层生物质燃烧机风门开度在45%~55%时,可获得降低NOx的最优效果。,同时,在保证生物质燃烧机喉口壁温不超温的前提下,尽量关小备用生物质燃烧机层的风箱挡板开度,有利于降低NOx排放值。在保证锅炉运行稳定的前提下,适当降低炉膛运行氧量,同样有利于降低NO。排放值。在机组负荷300 MW时,省煤器出口NO。排放值由改造前的500—700 mg/m3降低至280 mg/m3以下。

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点击次数:  更新时间:2018-10-29 20:43:22  【打印此页】  【关闭