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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。
2 工程运行效果
2.1改造后 NOx浓度分布及排放量测试
依据《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157-1996),用智能烟气分析仪在除尘器入口测点处采用断面网格法测量,同时记录烟气中氮氧化物、氧浓度,将氮氧化物浓度折算成空气过剩系数为 1.4(6% O2)时的数据,结合烟气量计算 NOₓ 排放量。
2.1.152% BMCR 工况
52% BMCR 工况烟气 NOₓ 浓度场分布见图 4。
如表 3 所示,实验期间 1 号炉 52% BMCR 工况下实测除尘器入口 NOₓ 排放浓度最高值为75.92 mg/m3,最低值为 62.07 mg/m3,平均值为 69.34mg/m3(标准状态干基、6% O 2 ),NOₓ 分布不均匀度为 6.94%,NOₓ 排放量为 4.93 kg/h。NOₓ 平均排放浓度达到保证值要求,即排放浓度不超过 150 mg/m3。
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