| 對(duì)沖燃燒鍋爐低氮燃燒改造中2種生物質(zhì)燃燒機(jī)的應(yīng)用分析 |
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鄭州達(dá)冠節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司
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對(duì)沖燃燒鍋爐低氮燃燒改造中2種生物質(zhì)燃燒機(jī)的應(yīng)用分析 摘 要：某300 MW機(jī)組對(duì)沖燃燒鍋爐低氮燃燒改造中采用Airejet和DRB-42生物質(zhì)燃燒機(jī)，并加裝了雙風(fēng)區(qū)OFA（燃盡風(fēng)）噴口。經(jīng)試驗(yàn)調(diào)整，OFA風(fēng)箱擋板開度在500/c—l00%區(qū)間時(shí)對(duì)降低NOx的排放值有很好的效果。OFA噴口二次風(fēng)套筒、中心風(fēng)擋板開度全開，外二次風(fēng)葉片角度關(guān)小，盡量關(guān)小備用燃燒器層的風(fēng)箱擋板開度，有利于降低NOx排放。在鍋爐運(yùn)行配風(fēng)方面，OFA風(fēng)箱擋板50%—100%，Aire -Jet生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)門開度35%，DRB-42生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)門開度在450/c—550區(qū)間，可獲得降低NOx的效果。在300 MW工況下，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。 幾年來(lái)，我國(guó)先后了改善大氣環(huán)境質(zhì)量的火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策、火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告，對(duì)火電廠大氣污染物如NO。的排放等提出了很高的要求。而國(guó)內(nèi)火電廠早期投運(yùn)的鍋爐低氮燃燒技術(shù)相對(duì)落后，NO。排放濃度普遍較高，要對(duì)早期投運(yùn)的鍋爐NOx進(jìn)行排放濃度控制，由于受現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，增設(shè)鍋爐尾部煙氣脫硝裝置的改造難度和工作量較大，且成本較高。相對(duì)而言，低氮生物質(zhì)燃燒機(jī)改造是一種經(jīng)濟(jì)、有效的減排方法。因此，低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)…。 1 設(shè)備概況 1.1 改造前概況 某電廠300 MW機(jī)組鍋爐是由北京巴布科30浙江電力克·威爾科克斯有限公司（簡(jiǎn)稱北京巴威）引進(jìn)美國(guó)B&W公司RB鍋爐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造的亞臨界壓力、單爐膛、一次再熱、自然循環(huán)、平行煙道、單汽包型箱式煤粉爐，型號(hào)為B&WB-1025/17.5 -M．鍋爐爐膛寬為13 800 mm．深度為12 300mm．高為48 500 mm。配用5臺(tái)MPS-ZGM95N型中速磨的直吹式制粉系統(tǒng)，采用前后墻對(duì)沖燃燒方式，配置20只B&W標(biāo)準(zhǔn)的雙調(diào)風(fēng)DRB-XCL型旋流煤粉生物質(zhì)燃燒機(jī)，前后墻各10只，分3層前后對(duì)稱布置，上、中、下分別為2，4，4只。 1.2 改造概況 1.2.1 生物質(zhì)燃燒機(jī)改造 本次改造對(duì)原系統(tǒng)20只生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)行了更換，使用美國(guó)B&W公司研制的Airejet以及DRB-42型超低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)替代原有生物質(zhì)燃燒機(jī)。為使最上排生物質(zhì)燃燒機(jī)投運(yùn)時(shí)能使煤粉在爐膛斷面范圍內(nèi)更為均勻，將最上層生物質(zhì)燃燒機(jī)的布置方式由原來(lái)的前、后墻各2只，改為4只生物質(zhì)燃燒機(jī)全部布置在前墻。為滿足下排生物質(zhì)燃燒機(jī)使用微油點(diǎn)火設(shè)備的需要，下排8只生物質(zhì)燃燒機(jī)使用DRB-42型生物質(zhì)燃燒機(jī)，其余12只全部使用Airejet型生物質(zhì)燃燒機(jī)。 Airejet生物質(zhì)燃燒機(jī)能夠高效地燃燒煤粉，并可通過(guò)與燃盡風(fēng)噴口聯(lián)合使用來(lái)大幅度陣低NOx的排放。同時(shí)，Airejet生物質(zhì)燃燒機(jī)能夠在合適的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)在生物質(zhì)燃燒機(jī)喉口處建立穩(wěn)定的著火點(diǎn)。生物質(zhì)燃燒機(jī)在爐膛內(nèi)的布置既能控制NOx的排放，又能提供完全燃燒所需停留時(shí)間的熱環(huán)境。Airejet生物質(zhì)燃燒機(jī)設(shè)計(jì)獨(dú)特，空氣可直接供到生物質(zhì)燃燒機(jī)的火焰內(nèi)部，使燃燒更加迅速。因而該型生物質(zhì)燃燒機(jī)能在更低的過(guò)量空氣系數(shù)下運(yùn)行，同時(shí)將一氧化碳和飛灰含碳量降到。 DRB-42生物質(zhì)燃燒機(jī)充分利用了空氣分級(jí)燃燒的特點(diǎn)，煤粉噴口位于生物質(zhì)燃燒機(jī)中心區(qū)，可以有效控制空氣與煤粉在火焰根部的相互作用。二次風(fēng)通過(guò)一次風(fēng)道外側(cè)的3個(gè)環(huán)形風(fēng)道進(jìn)入生物質(zhì)燃燒機(jī)，二次風(fēng)量可以調(diào)節(jié)，其中少量的二次風(fēng)進(jìn)入環(huán)繞在一次風(fēng)道外圍的過(guò)渡區(qū)，以控制火焰中心富燃料區(qū)域的氧量，有利于降低NO。的生成量。在過(guò)渡區(qū)外環(huán)依次是內(nèi)二次風(fēng)區(qū)和外二次風(fēng)區(qū)，二次風(fēng)可分別進(jìn)入這2個(gè)區(qū)域，通過(guò)可調(diào)軸向葉片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的二次風(fēng)氣流，控制空氣與一次風(fēng)的混合，再通過(guò)控制燃燒率及二次風(fēng)量來(lái)降低NOx的生成量。二次風(fēng)在燃燒過(guò)程中逐漸與初期燃燒的產(chǎn)物混合，完成煤粉的燃盡，從而使NOx的生成降到。 1.2.2 燃盡風(fēng)改造 本次改造在生物質(zhì)燃燒機(jī)上部增加10只B&W公司的雙風(fēng)區(qū)燃盡風(fēng)噴口（前、后墻各5只），并固定旋沆方向，對(duì)應(yīng)主燃燒區(qū)域生物質(zhì)燃燒機(jī)的旋流方向，以實(shí)現(xiàn)空氣分級(jí)燃燒。雙風(fēng)區(qū)燃盡風(fēng)噴口中心風(fēng)區(qū)為直流，以保證燃盡風(fēng)有足夠的速度覆蓋爐膛的深度：外環(huán)風(fēng)區(qū)為旋流風(fēng)（可調(diào)），以保證燃盡風(fēng)在爐寬方向的均勻分布。燃盡風(fēng)的進(jìn)風(fēng)量由每只燃盡風(fēng)噴口上的二次風(fēng)套筒進(jìn)行調(diào)節(jié)。 新增加燃盡風(fēng)噴口后，在維持總空氣量不變的情況下，主燃燒區(qū)域的部分風(fēng)量分到上層燃盡風(fēng)風(fēng)箱，主燃燒區(qū)域富燃料環(huán)境得以加強(qiáng)，同時(shí)主燃燒區(qū)域的欠氧還原氣氛可促使已生成的NOx還原成N，，減少燃料型NOx的生成。另一方面，主燃燒區(qū)域燃燒推遲，有利于減少熱力型NOx的生成。燃盡風(fēng)從主燃燒區(qū)域上噴入，以確保前期產(chǎn)生的還原性氣體和未燃盡燃料的燃盡。 2 燃燒調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果 2.1 生物質(zhì)燃燒機(jī)開度調(diào)整 鍋爐低氮燃燒改造啟動(dòng)后，結(jié)合對(duì)鍋爐燃燒狀況的觀察，首先進(jìn)行了生物質(zhì)燃燒機(jī)二次風(fēng)門開度及內(nèi)、外二次風(fēng)葉片角度的優(yōu)化調(diào)整工作。調(diào)整后爐膛內(nèi)火焰充盈度好，火焰形狀完整，顏色明亮，無(wú)火焰沖刷側(cè)水冷壁情況，生物質(zhì)燃燒機(jī)區(qū)域水冷壁及生物質(zhì)燃燒機(jī)喉口無(wú)積灰。 試驗(yàn)結(jié)果表明調(diào)整調(diào)風(fēng)盤開度對(duì)飛灰含碳量影響不大，而外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度對(duì)飛灰含碳量影響較大，增強(qiáng)內(nèi)二次風(fēng)旋流強(qiáng)度、減弱外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度會(huì)降低飛灰含碳量，因此將各烘燒器外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度基本調(diào)至最弱。 2.2 Airejet生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)箱風(fēng)門開度調(diào)整 在機(jī)組負(fù)荷為300 MW，B，C，D，E磨運(yùn)行工況下，將Airejet生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)門擋板開度由50%關(guān)至35%時(shí)，NOx排放由380 mg/m3降低至250 mg/m3，可見關(guān)小Airejet生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)門擋板可降低NOx排放，但風(fēng)門開度低于35%時(shí)，NOx排放值又有所提高，如圖1所示。2.3 DRB-42生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)箱風(fēng)門開度調(diào)整時(shí)間/iriiiiNOx隨AirejetTM生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)箱風(fēng)門開度變化趨勢(shì) 在機(jī)組負(fù)荷為300 MW，B，C，D，E磨運(yùn)行工況下，將DRB -42生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)箱風(fēng)門開度由50%開至85%時(shí)，NOx排放值由280 mg/m3提升到410 mg/m3，風(fēng)門開度再次關(guān)至45%時(shí)，NOx排放值又降至260 mg/m3。風(fēng)門開度低于45%時(shí)，NOx排放值迅速提高。 2.4 燃盡風(fēng)箱二次風(fēng)風(fēng)門調(diào)整 在機(jī)組負(fù)荷為300 MW，A，B，D，E磨運(yùn)行工況下，在燃盡風(fēng)風(fēng)箱擋板由100%關(guān)至50%的過(guò)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%的過(guò)程中，省煤器出口NO。排放值由260 mg/m3升至410 mg/m3，由15%關(guān)至8%的過(guò)程中，A側(cè)NOx排放值升至450 mg/m3，B側(cè)NO。排放值升至490 mg/m3。從試驗(yàn)結(jié)果看，隨著燃盡風(fēng)風(fēng)箱擋板開度的減小，NOx排放值升高，如圖3所示。 2.5 燃盡風(fēng)噴口二次風(fēng)套筒開度調(diào)整 在機(jī)組負(fù)荷為300 MW，A，B，D，E磨運(yùn)行工況下，在燃盡風(fēng)噴口全開(250 mm)時(shí)，省煤器出口NOx排放值最小。當(dāng)開度關(guān)至100 mm時(shí)，省煤器出口NO。的排放值達(dá)到，平均值達(dá)440 mg/m3。由此可見，開大燃盡風(fēng)噴口二次風(fēng)套筒開度，有利于降低NOx排放。 2.6 燃盡風(fēng)噴口中心風(fēng)開度設(shè)置 關(guān)小燃盡風(fēng)中心鳳擋板開度后，單只燃盡風(fēng)噴口進(jìn)風(fēng)量不足，會(huì)引起對(duì)應(yīng)部位的末級(jí)過(guò)熱器超溫，故燃盡風(fēng)噴口中心風(fēng)擋板開度全部固定在全開狀態(tài)(250 mm)。 2.7 燃盡風(fēng)外二次風(fēng)葉片角度調(diào)整 在機(jī)組負(fù)荷為300 MW，A，B，D，E磨運(yùn)行工況下，燃盡風(fēng)外二次風(fēng)葉片角度由900關(guān)至250后，鍋爐NO。排放由330 mg/m3降低至260mg/m3。分析認(rèn)為，在二次風(fēng)壓不變的情況下，關(guān)小外二次風(fēng)葉片角度，減小了燃盡風(fēng)噴口的通流面積，燃盡風(fēng)通過(guò)更小的面積進(jìn)入爐膛，增加了燃盡風(fēng)的風(fēng)速，使燃盡風(fēng)更好地覆蓋整個(gè)爐膛的縱深，同時(shí)燃盡風(fēng)噴口外二次風(fēng)旋流較大，很好地覆蓋了爐膛的寬度方向，使NOx明顯下降。 2.8 備用生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)箱風(fēng)門擋板開度調(diào)整 在機(jī)組負(fù)荷為300 MW，B，C，D，E磨運(yùn)行工況下，備用生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)門擋板由25%關(guān)至7%，NOx排放由300 mg/m3降低至260 mg/m3；當(dāng)風(fēng)門關(guān)至7%后，備用生物質(zhì)燃燒機(jī)壁溫有超溫現(xiàn)象：將風(fēng)門開大至15%．生物質(zhì)燃燒機(jī)壁溫超溫現(xiàn)象消失，但NOx排放未見明顯增加。由此可見，關(guān)小備用燃燒器層風(fēng)門開度后，有更多的二次風(fēng)進(jìn)入燃盡風(fēng)風(fēng)箱，強(qiáng)化了空氣分級(jí)燃燒，使得NOx排放值降低。 2.9 爐膛氧量調(diào)整 在機(jī)組負(fù)荷為300 MW，A，B，D，E磨運(yùn)行工況下對(duì)爐膛氧量進(jìn)行調(diào)整。從圖7看，爐膛氧量由2.6%升到4.4%，NOx排放值由270 mg/m3升到460 m~m3。隨著爐膛運(yùn)行氧量的升高，燃燒區(qū)域富燃料環(huán)境變差，同時(shí)爐膛燃燒峰值溫度升高，使NO。排放值大大增加。 2.10 生物質(zhì)燃燒機(jī)改造前后的排放數(shù)據(jù)對(duì)比 2.10.1 改造前 生物質(zhì)燃燒機(jī)改造前，在機(jī)組負(fù)荷維持300 MW時(shí)進(jìn)行的不同磨煤機(jī)運(yùn)行組合下的測(cè)試數(shù)據(jù)見表 2.10.2 改造后 經(jīng)過(guò)降低NOx的調(diào)整試驗(yàn)后，在機(jī)組負(fù)荷為300 MW時(shí)進(jìn)行的不同磨煤機(jī)運(yùn)行組合下的測(cè)試數(shù)據(jù)見表3表4。 從測(cè)試數(shù)據(jù)看，改造后NOx排放值明顯低于改造前，經(jīng)過(guò)降低NOx的優(yōu)化調(diào)整后，鍋爐NOx排放可控制在280 mg/m3以下。生物質(zhì)燃燒機(jī)改造后飛灰含碳量也基本正常，控制在3%以下。 3結(jié)論 鍋爐應(yīng)用Airejet和DRB -42生物質(zhì)燃燒機(jī)以及加表1 生物質(zhì)燃燒機(jī)改造前燃煤分析數(shù)據(jù)2014年裝雙風(fēng)區(qū)燃盡風(fēng)的低氮燃燒改造，經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后取得了良好的NOx減排效果。 在鍋爐運(yùn)行中，燃盡風(fēng)風(fēng)箱擋板開度在50%～100%時(shí)，燃盡風(fēng)噴口二次風(fēng)套筒、中心風(fēng)擋板度全開，外二次風(fēng)葉片角度關(guān)小，對(duì)降低NOx的排放有很好的效果。 經(jīng)實(shí)際運(yùn)行摸索，在燃盡風(fēng)風(fēng)箱擋板開度50%～100%，Airejet生物質(zhì)燃燒機(jī)層風(fēng)門開度35%，DRB-42層生物質(zhì)燃燒機(jī)風(fēng)門開度在45%～55%時(shí)，可獲得降低NOx的效果。，同時(shí)，在保證生物質(zhì)燃燒機(jī)喉口壁溫不超溫的前提下，盡量關(guān)小備用生物質(zhì)燃燒機(jī)層的風(fēng)箱擋板開度，有利于降低NOx排放值。在保證鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，適當(dāng)降低爐膛運(yùn)行氧量，同樣有利于降低NO。排放值。在機(jī)組負(fù)荷300 MW時(shí)，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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