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循环流化床锅炉低氮燃烧技术试验研究

2019-01-21 09:54来源:洁净煤技术作者:李楠 张世鑫等关键词:SNCR超低排放低氮燃烧收藏点赞

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4 改造效果与分析

4.1氧含量对反应器出口NOx排放的影响

实验与工程实践表明,NOx的排放随锅炉氧含量的增加而增加。从SNCR反应机理上分析,O2既可促使NH3还原NO,也可将NH3氧化成NO,但随着O2提及分数的增加,对NH3的氧化反应更加有利,促使NOx排放增加。1号炉改造后,在130t/h负荷下,NOx原始排放浓度由改造前的300~350mg/Nm3降低至245mg/Nm3。不同负荷下还原剂耗量与氧含量的关系如图2所示,氧含量在3.3%~3.8%时,1号炉20%氨水消耗量为260kg/h,可以实现NOx排放<50mg/Nm3,对应氨氮摩尔比NSR=2.9。随着氧含量继续提高,3个负荷试验工况均表现为还原剂用量增加;当氧含量<3.3%且继续降低时,3个试验工况仍表现为还原剂用量增加。低氧含量下还原剂用量与NOx排放如图3所示。130t/h负荷下,当氧含量低至2.2%后,氨水消耗量增加至400kg/h(NSR=4.4),NOx排放量增加至110mg/Nm3,且此时随着氨水消耗量继续增加,NOx排放无变化。

Fumihiko等、李明磊分别通过搭设试验台与数值模拟方法,发现随着氧含量的增加,脱硝效率逐渐降低,SNCR反应在缺氧环境下几乎不会进行,但未对SNCR反应需氧量进行定量分析。1号炉的3个试验工况表明,随着氧含量的变化,SNCR反应可以分为4个区间:①0~2.2%为无效区,由于环境缺氧,SNCR反应链不会进行,反应器出口NOx排放取决于锅炉低氮改造后的原始排放;②2.2%~3.3%为反应低效区,该区间虽然原始排放较低,但由于脱硝效率也较低,致使反应器出口NOx排放依然较高;③3.3%~3.8%为高效区,该区间脱硝效率较高,反应器出口NOx排放较低;④>3.8%为反应低效区,该区间锅炉原始排放增加,脱硝效率降低,反应器出口NOx排放升高。

4.2 FGR对NOx排放的影响

SNCR系统停运的情况下,在不同负荷下对1号炉进行FGR调整试验,如图4所示,各工况下,NOx原始排放浓度均随FGR开度的增加而减小。70t/h负荷下,NOx原始排放浓度由155mg/Nm3降为90mg/Nm3;90t/h负荷下,由190mg/Nm3降为125mg/Nm3;130t/h负荷下,由245mg/Nm3降低为140mg/Nm3。一般认为,FGR降低NOx排放主要有2方面因素:①FGR可降低床层温度,均衡炉内水平与纵向温度分布;②FGR可降低炉内氧含量。图5为不同负荷下,床层温度与炉膛出口温度随FGR开度的变化情况,可见,随着FGR开度的增加,床层温度逐渐降低,且和炉膛出口温差逐渐减小。70t/h负荷下,床层温度降低49℃,与炉膛出口温差由75℃减小至45℃(图5(a));90t/h负荷下,床层温度降低39℃,与炉膛出口温差由85℃减小至69℃(图5(b));130t/h负荷下,床层温度降低63℃,与炉膛出口温差由38℃减小至15℃(图5(c))。

原标题:循环流化床锅炉低氮燃烧技术试验研究
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