75t/h中温分离CFB锅炉增加三层二次风的低氮燃烧改造

1.2.2锅炉结构的影响

(1)2台CFB锅炉下二次风喷嘴中心(标高7.14m)距离布风板(标高4.70m)为2.44m,距离回料口(标高5.56m)只有1.58m｡该区域属于燃烧室密相区,物料浓度较大,下二次风的扰动､混合作用有限｡

(2)落煤管中心(标高6.53m)与下二次风喷嘴中心(标高7.14m)的距离只有0.61m,约占总风量8%的播煤风从落煤管进入炉膛,补充部分氧量,消弱了还原气氛,不利于NO分解｡

1.2.3运行参数的影响

工业热态试验证明:NOx排放质量浓度随空气过量系数λ增加而明显增加,且增加速率逐渐减小;NOx排放质量浓度随二次风率β的增加而明显下降,且降低速率逐渐减小;NOx排放质量浓度随着上二次风率k增加而呈现先明显下降,再逐渐减小至平缓,最后略微上升的趋势,表现为开口向上的抛物线;通过优化运行参数和调整一二次风配比､上下二次风配比,可从源头上降低NOx生成量和排放量,控制原始NOx排放质量浓度在180mg/m3(干基,6%O2)左右｡

2、低氮燃烧改造方案分析

为从源头上降低NOx生成量,在优化运行燃烧和调整二次风比的基础上,以多次工业试验数据为依据,从NOx生成机理和优化锅炉结构方面着手,采用提高下二次风喷口高度和增设一层二次风对中温分离CFB锅炉进行低氮燃烧改造｡

改造思路:为延长具有较强还原性气氛的富燃料区(密相区)反应区间,抬高下二次风喷嘴装置高度0.5m,并提高二次风风速,以增强下二次风的穿透性和扰动性,提高中心区域的传热强度和燃烧均匀性,减少NOx生成量;同时,将一､二次风量的比例由60∶40调整为50∶50,以强化密相区的还原气氛;新增一层上二次风喷口,形成上､中､下三层二次风,补充氧气并控制炉内燃烧､NOx生成与分解,实现NOx排放质量浓度从180mg/m3左右降低到150mg/m3以下;并且锅炉具有高的热效率,机械不完全燃烧损失q4得到良好的控制｡

改造方案:(1)提高下二次风喷口在水冷壁上的高度0.5m,由原标高7.14m提到7.64m;维持锅炉四周标高9.6m处的风箱及主管道d=600mm､δ=5mm不变;喷口设计空气速度由48m/s提高到54m/s;(2)原上二次风更名为中二次风,喷口标高维持不变,风箱及主管道d=600mm､δ=5mm由原标高12.54m下降至12.04m;中二次风喷口设计空气速度由48m/s提高到54m/s;(3)新增一层上二次风16个风嘴,喷口入口设在水冷壁前､后墙标高12.65m处,左右对称布置,水平安装角度为30°;上二次风箱及主管道d=600mm､δ=5mm设在标高15.3m处,直接水平连接烟道;上二次风风源取自一次风热风母管道(主要考虑现有二次风机不能满足送风要求),上二次风喷口空气设计速度为64m/s,并设置风门挡板､风量流量计等｡

3、低氮燃烧改造效果

2015年2—3月,先后完成了2台中温旋风分离CFB锅炉低氮燃烧改造｡为验证低氮燃烧改造效果,按照DL/T260—2012《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》进行了工业热态试验｡

燃用设计煤种相近的福建无烟煤,其化验分析结果见表3,其粒径分布见表4｡

试验内容､方法､步骤和计算方法见文献｡烟气成分采用布置在除尘器出口烟气分析仪进行测量,并用邻近位置的烟气排放连续自动监测装置进行比对,每5min存储记录一组数据｡

3.1二次风率β对NOx排放质量浓度的影响

图2描述了保持一次风量和上二次风量基本不变的情况下,二次风率β对NOx排放质量浓度的影响｡

由图2可见:随着二次风率β的增加,NOx排放质量浓度快速下降,但降低速率逐渐减小;但二次风率β超过60%后,NOx排放质量浓度则呈现增加趋势,表现为开口向上的抛物线,拟合公式为式(2),重合度为0.9972｡这表明存在最佳的二次风率β使NOx排放质量浓度最低,这与改造前试验得到的规律是基本一致的｡

与改造前相比,在二次风率β相同的情况下,NOx排放质量浓度降低30~40mg/m3;最佳的二次风率β由40%~50%后移至45%~60%｡

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