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维持反应器出口NOx排放浓度在50mg/Nm3,逐渐开大FGR,中心筒出口烟温逐渐升高,氨水消耗量先降低后升高,如图6所示。70t/h负荷时,由于炉膛温度降低较多,虽然氨水消耗量增大,但SNCR反应几乎不会进行,反应器出口NOx排放浓度持续超过50mg/Nm3(后文简称“超标”),且无法降低;随着FGR开大至60%以上,NOx原始排放浓度降至50mg/Nm3以下,氨水消耗量降低至0,如图6(a)所示。NOx原始排放量随着FGR开大单调降低,而反应器出口NOx先降低后上升,表明中心筒出口烟温对于反应器脱硝效率存在一个最优值。SNCR反应的最佳温度窗口为850~1050℃,当中心筒出口烟温>800℃且继续升高时,炉内SNCR反应有效区间逐渐延长,脱硝效率增加,反应器出口NOx排放量降低;烟气在流经高温过热器后,温度降至700℃以下,SNCR反应停止,故中心筒出口烟温的升高而使燃料的后燃性增强时,后燃释放出的NOx量大于因脱硝效率提高而额外脱除的NOx时,反应器出口NOx即表现为开始升高。当燃料的后燃现象增加至一定程度,NOx释放的同时经过高温过热器降温,此时SNCR没有反应区间,表现为反应器出口NOx排放快速上升,且喷入还原剂无效。
4.3 二次风入射高度对NOx排放的影响
提高二次风入射高度,可增加密相区还原气氛范围,抑制NOx生成并还原已生成的NOx,Murat等通过试验研究发现,当二次风量恒定时,二次风入射位置由布风板上方142cm提高至415cm后,NOx排放降低20%。但二次风入射位置过高,会导致燃烧延迟,炉内热负荷分布偏离设计工况,锅炉效率降低,如前所述,后燃现象严重会导致SNCR系统喷入NH3无效,NOx排放超标。对于空气分级燃烧技术,二次风入射位置存在一个最佳高度值。在锅炉运行中,维持二次风总量一定,逐渐关闭下层二次风门,可提高二次风核心区域高度,强化空气分级燃烧效果;逐渐关闭上层二次风门,可以降低二次风核心区域高度。二次风门开度对锅炉的影响如图7所示。
由图7(a)可知,维持锅炉负荷、氧含量、氨水消耗量不变,随下层二次风门逐渐关闭,中心筒出口温度逐渐升高,燃料后燃现象增强,NOx排放量升高。改造后下层二次风位置距布风板1626mm,处于较高位置,当下二次风门逐渐至全关时,二次风入射高度提高至2626mm以上,燃料燃烧大幅推迟,SNCR反应区间减小,脱硝效率下降;由图7(b)可知,随上层二次风门关闭,二次风核心高度逐渐降低,中心筒出口温度降低,SNCR反应区间增大,NOx排放降低,上层二次风门关至25%,NOx排放量最低达27mg/Nm3,但随上层二次风门继续关闭,空气分级燃烧优势减弱,NOx排放量开始升高。
5 结论
1)随着O2含量降低,CFB锅炉NOx原始排放量逐渐降低,但同时O2影响SNCR的反应进程,在CFB锅炉采用低氮燃烧技术后,O2含量过低会导致脱硝反应效率降低,甚至失效,引起反应器后NOx排放超标。
2)FGR系统可降低床温,缩小炉膛上下温差。同时FGR系统可调整中心筒出口烟温,进而影响SNCR高效反应区间大小,调整中心筒出口至合适的温度,可得到较大的SNCR脱硝效率。
3)调整上层、下层二次风门开度,可获得二次风入射最佳高度。通过调整二次风入射位置,可提前或推迟燃料燃烧,进而影响反应器出口NOx排放。
文献信息
李楠,张世鑫,赵鹏勃,任伟峰,高洪培,孙献斌.循环流化床锅炉低氮燃烧技术试验研究[J].洁净煤技术,2018,24(05):84-89.
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