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通过试验发现氧含量低于5%以后,NOx生成量基本无变化,但是SO2生成量急剧升高。说明炉内脱硫反应的顺利进行需保持一定的含氧量,因此锅炉燃烧调整时对于氧量的控制需是十分重要的。
3 烟气排放与工艺调整关系
锅炉运行调整与烟气指标之间有一定规律性,而且各指标之间还有相互牵制作用。经过多次实验,基本掌握了烟气排放工艺调整的技巧和方法。
3.1脱硫、脱销反应过程
3.2 O2、SO2、NOX工艺调整
通过观察注意到,SO2数据超标原因,多数为氧含量过大或者过小导致的,因此要求锅炉运行氧含量控制在5%~6.5%之内,以烟气环保监测点的氧含量为准。
氧含量低,脱硫能力会下降,因为脱硫反应需要一定的氧含量。从脱硫反应公式中可以看出,如果炉内欠氧运行,提供脱硫反应需要的氧含量不足,导致脱硫化学反应能力下降,从而SO2排放升高;当氧含量低至一定程度时,SO2排放会急剧上升。文中案例中锅炉运行氧含量降至约4.8%以下时,SO2排放便难以通过炉内脱硫稳定控制在排放标准以内。
炉内欠氧运行时,SO2排放会升高,但是运行过程中往往只是增加石灰石给料量,并未考虑因缺氧而导致脱硫化学反应差的问题。针对类似情况应首先调整风量,保持氧含量在5%~6.5%之内,给炉膛内创造出适合脱硫反应的条件,否则只是通过增加石灰石给料量来降低SO2排放指标是难以实现的。
石灰石给料量增加,SO2排放量降低,但是NOx排放量反而会上升,这两个指标变化方向相反。CaO是NOx生成的催化剂,所以炉内CaO增加,NOx生成量会增加。石灰石给料量过多时,导致NOx排放较高。为了降低NOx排放量加大氨水投入量,其效果会大打折扣。正确的做法是在SO2排放不超标前提下首先减少石灰石给料量,这时NOx排放会相应下降,随即再少量调整氨水量即可实现污染物经济高效达标排放。
如果SO2、NOx指标同时超标,首先应检查氧含量是否在合理范围之内,然后调整石灰石量,其次调整氨水量,最终使SO2、NOx排放指标都达到环保规定合格范围排放。这一调整顺序对于污染物排放控制有着重要的意义,否则会越调越乱。
3.3烟道漏风影响环保指标
尾部烟道及电袋复合除尘器区域是负压区,一旦有密封不严处,外面空气会被吸入到烟道内;或空气预热器漏风,都会导致烟气氧含量升高,对烟气排放指标会有一定影响。烟道漏风较严重时,要维持烟气监测点氧含量6%左右,只能降低炉膛内一、二次风量,这样会使炉膛内燃烧氧含量不足。因此,首先提高锅炉检修质量,必须处理好烟道的漏风问题,再使锅炉保持合理的氧含量范围运行,对控制烟气指标有着重要意义。
3.4调整SO2、NOX指标与成本关系
投入过量石灰石,SO2指标会下降很多,但NOx指标会上升很快,为了控制NOx指标又多增加氨水量,造成石灰石原料和氨水量相继增加,致使电厂的环保排放控制成本显著上升。
运行人员如果没有掌握好调整要领,在氧含量不适合的情况下,盲目增加石灰石量和氨水量,不但控制指标困难,还会造成石灰石和氨水的浪费。环保指标调整应根据曲线趋势变化做预见性和逐渐性进行调整,不能采用猛增猛减石灰石和氨水量方法。保持锅炉运行稳定和环保指标的平稳调整,是节省成本的一个因素。认真调整烟气指标,在保证国家环保指标的前提下按照厂里规定指标上限运行,也是降低企业成本的方法。
3.5环保指标控制与锅炉优化运行应同步
为了环保指标达标,锅炉采取非正常的燃烧方式是不可取的。炉内欠氧燃烧可减少NOx排放,但是对锅炉长周期安全稳定运行和提高燃烧效率是不利的;炉内富氧燃烧有可能减少SO2排放,但是对锅炉的热效率也是不利的。因此,运行期间调整风量和氧含量在合理的范围内,对炉料正常流化、燃料充分燃烧、二次风管充分冷却、减少热损失以及环保指标的控制,都是非常必要的,也是锅炉长周期安全运行的一个保障。
3.6锅炉氧量、热效率、环保指标之间变化关系
图1给出了污染物排放指标变化关系曲线图。根据图中各指标相互关系和变化规律来进行精细调整,既能保证锅炉运行稳定、环保达标排放,还能够降低环保成本。
4 炉内喷钙脱硫系统运行问题及对策
4.1石灰石日用仓下料不均
石灰石日用仓时有出现棚料现象,为了解决棚料下料不畅通问题,每台炉日用仓底部安装了流化风板。初期阶段因为经验不足,为了日用仓下料流畅,流化风板压缩风量投用较大,导致从石灰石日用仓上盖、除尘器等密封不严处漏粉严重,现场弥漫着石灰石粉尘,造成了工作环境二次污染。同时又出现输送炉内石灰石管道压力波动较大,系统出现脉动式的输送现象,石灰石投入量不容易被控制,调整环保指标比较困难。后来经过试验,供给流化风板压缩风压力控制在20kPa以下,检修时加强设备的密封严密性,得以解决环境二次污染问题和输送石灰石管道压力波动问题。
4.2石灰石利用率低
通过石灰石粒度分析显示,目前所用石灰石中位径为35μm左右,与炉内脱硫用典型石灰石粒径分布(100~450μm)比较存在着粒径过细的问题。此外,目前锅炉石灰石投入点为上二次风口,投入点偏高也是导致石灰石浪费严重的一个原因。
5 SNCR脱销系统问题
5.1氨枪喷嘴头部磨损和
每台炉有两个旋风分离器,每个旋风分离器入口烟道侧墙上设有5个雾化氨枪。停炉后检查喷嘴情况时,发现上部的喷嘴磨损最严重,雾化效果很差,从上往下磨损逐渐轻,最下部喷嘴几乎没有磨损,但是已经被堆积的灰堆埋着,雾化喷嘴口彻底堵塞。从现象反映出,旋风分离器入口烟道上部风速快,冲刷力相对大,喷嘴头部磨损严重;烟道下部风速较慢,冲刷力较小,喷嘴头部磨损较轻;烟道底部较粗颗粒在重力作用下落下来,形成了一定高度灰堆包,导致最底部喷嘴被灰堆掩埋。这说明每个电厂循环流化床锅炉因设计、入炉煤质、运行风量等原因,运行状况非一致,所以初次安装氨枪之前,首先要了解本炉的特点。后来通过运行摸索决定关掉最底部氨枪,并采取每个月进行检查喷枪措施,及时更换磨损的喷嘴,经过一段时间运行观察对比,不仅没有因为停用氨枪而影响到NOx排放指标,还节约了部分氨水。
5.2脱销系统运行参数影响喷枪雾化问题处理
刚投用脱硝系统时,对氨水系统运行参数没有具体的要求,锅炉同样负荷情况下,每个班组使用氨水量偏差较大。后来发现,运行过程中压缩空气压力和氨水压力高低对雾化效果有很大影响。氨水雾化效果越好,氨雾气与烟气混合越均匀,脱硝效果越佳,氨水浪费就越少。经过实验后,要求保持氨枪前氨水压力不低于0.1MPa,并且锅炉运行期间也对氨枪定期进行了雾化试验,确保运行期间雾化良好。结果在同等锅炉负荷、煤质情况下氨水又节约了约1/4量。
6 烟尘方面问题
烟尘的达标排放与电袋复合除尘器电场的运行状况有一定关系。如果电场运行良好,二次电流、电压在合理的情况下,两个电场承担着大部分的除尘工作,减轻后部布袋除尘器除尘压力,使电袋复合除尘器高效运行。
锅炉每次停炉检修时,布袋除尘器彻底检查处理。做银光粉严密性试验,有漏粉现象的布袋及时进行更换;有布袋安装卡扣接缝不严密的及时处理;所有电磁脉冲阀进行手动和自动开关试验,故障不动作的脉冲阀及时更换,动作异常迟缓的清洗处理。经过全面、认真检修,从而确保锅炉运行一个周期内使烟尘全部达标排放。
7 结束语
通过锅炉燃烧优化调整并结合系统改造,选择合适的环保技术路线和设备运行参数,完全可以实现锅炉污染物的达标排放,十分有利于锅炉节能环保高效运行。这对于电厂运行经济性和生态环境的保护都有着重要的意义。
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