循环流化床锅炉低NOx燃烧环保改造

根据锅炉原设计参数、实际运行情况和煤质状况等，确定烟气再循环改造方案，包括烟气再循环管道、风量手动调节门、DCS 控制、变频控制、烟气增压风机等。再循环烟气取样点为引风机出口烟道；烟气引入点为一次风机入口，在引入点和引出点分别增加烟气隔断阀，烟气再循环率控制在 10%~20%，煤粉炉的 NOₓ 排放浓度可降低15%~25%。当采用更高的烟气再循环率时，燃烧会不稳定，未完全燃烧热损失会增加。图 2 为烟气再循环系统示意图。

1.3.2受热面的改造方案

锅炉低氮燃烧技术改造是一个系统工程，它不仅仅是一个简单的炉内燃烧技术改造，也必须充分考虑炉内和锅内的有机结合才能达到真正的低床温低氮效果。根据该 CFB 锅炉的情况，本次改造须考虑受热面改造，增设水冷屏以提高锅炉蒸发能力和整体炉温平衡状况，再结合烟气再循环和二次风合理布局共同实现最佳床温，实现低负荷床温不低、高负荷床温不超的理想低氮燃烧增容效果。通过受热面改造后，锅炉的蒸发量能力可提高 3~8 t/h。

1.3.3返料系统局部优化

CFB 锅炉返料器小布风板分为前后流化与松动 2 个区域，一部分返料风通过前布风板将返料器内的物料通过回料腿返回炉膛内维持合理的床温和床压，另一部分返料风通过返料器后布风板对分离器立管的灰柱起到松动作用，以使得后布风板内的灰顺利进入前布风板上，保证整个返料器系统正常运行。

在实际运行中，应使得流化风量显著大于松动风量。而该锅炉 CFB 返料器公用一个风室，这就造成两侧风量基本相同。为了保证循环灰回料的通畅性，小风室必须加以分隔，设置各自独立后的返料风管后方可满足比例调节条件。本次低氮改造过程中，须将返料器风室扩容，并将布风板设立各自独立的风室，使松动风占比 40%，流化风占比 60%，以保证整个返料系统的较好工作状态。改造后的返料器风室示意图如图 3 所示。

1.3.4布风板优化改造

布风板开孔率是流化床锅炉设计的一个重要参数。布风板上的压降与风帽的开孔率成反比，开孔率越高则布风板阻力越小。布风板阻力过小使得气流通过布风板只有很小的压降，气流就会大量通过床层上部局部颗粒较疏、阻力小的界面，造成局部床层“吹空”和局部因为较密、阻力较大的床层物料的“压死”。致使物料流化不够均匀，局部床温较高和带负荷能力下降，甚至产生风室漏渣现象。1 号锅炉正在使用的风帽的开孔率核算结果见表 1。

从表 1 可以看出，1 # 锅炉风帽小孔开孔率为 4.1%，而主流流化床锅炉风帽小孔开孔率约为3.5%~5.3%，锅炉布风板风帽小孔开孔率基本符合要求，但是，由于锅炉一次风从左右侧进入流化风室，造成中间风量偏大，左、右侧风量偏小，为了使得每个风帽进风量尽可能均匀，本次改造将布风板中间区域的风帽更换为小孔径的钟罩式风帽，使中间区域的开孔率为其他区域的 70%，降低中间风通过率，尽可能地使风量在各处保持均匀。

1.3.5播煤风及给煤口优化

给煤口设计对燃煤的燃尽度、播撒效果、床温均匀性和给煤口清洁性非常重要。目前锅炉给煤口距离布风板距离约为 1.4 m，但是锅炉播煤风引自低密度二次热风，风压仅为 6 000 Pa，结构设计欠妥，输煤风的动力和播煤风的微弱射流作用效果不佳，本次完善播煤风增量、引入部分一次风源，提高风压到 10 000 Pa，并对喷口托底播煤风优化改进，达到给煤均匀播撒的效果，防止烟气反窜和局部堆煤现象的出现。

1.3.6输碎煤系统的改造

该锅炉输煤系统中的上煤系统只有一级碎煤而没有筛分装置，入炉煤颗粒粗大且颗粒非常多。在实际运行中，为了提高蒸发量和避免床温超限，必须用到很大的一次风量，导致烟气中 NOₓ 排放浓度大幅增加。实际测试锅炉炉膛出口氧量约为 10.5%，NOₓ 排放浓度约为 596 mg/m3，也证明了这一点。因此，本次低氮改造过程中必须对输碎煤系统进行改造。

因皮带间没有设立原煤筛分装置的足够空间，须在煤场合适的位置设立离线式破碎筛分系统，以制备出足量的、粒度合格的入炉煤。改造后，合理的煤即烟煤的入炉煤质颗粒粒径要求如下：

1）该 CFB 锅炉理想入炉煤平均粒径 d50为 1.7~1.9 mm，宽筛分粒径分布为 0~8 mm，通常情况下，要求 5 mm 以上颗粒不超过 5%、200 μm 以下颗粒不超过 20%，2 种极端颗粒之和最好不超过 23%；

2）物料颗粒粒径应在 0~8 mm 范围内，平均粒径 d50需控制在 1.8~2.0 mm，5~8 mm 大颗粒份额 ≤5%，0~200 μm 粒径份额 ≤25%，其余中间粒径份额 ≥70%。

按此粒径测试锅炉炉膛出口氧量约为 5%~5.5%，NOₓ 排放浓度可降到 300mg/m3以下。

1.3.7分离器入口烟道优化改造

旋风分离器是 CFB 锅炉灰循环的一个核心部件，其入口烟速和导流特征直接影响着分离器的收尘效率，决定了灰循环倍率。表 2 是对现有分离器入口烟道烟气流速的核算。

从表 2 分离器入口烟道烟气流速可以看出，分离器喉口烟气流速为 23.1m/s，烟速偏低，需要对分离器入口烟道进行优化改造。改造方案为：适度提高分离器入口烟气流速，并控制烟气流速在24~27 m/s范围内，增速后可以显著改善分离器灰尘捕集效率，对抑制床温和提高蒸发能力产生直接推动作用。

1.3.8热工测点的优化完善

目前，很多电厂热工测点分布不合理，针对低氮燃烧改造所需的检测需求，与电厂人员进行沟通和协调，认为电厂现行 NOₓ 排放浓度测点分布不合理，按照相应标准对有关热工测点提出了建议，进行了优化和完善。

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