75th中温分离CFB锅炉增加三层二次风的低氮燃烧改造.docx

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1、75t/h中温分离CFB锅炉增加三层二次风的低氮燃烧改造CFB锅炉作为20世纪70年代发展起来的一种高效的洁净煤燃烧技术，以其低温流化燃烧、物料循环反复、二次风分段送风的特点,具有优越的调峰经济性、良好的煤种适应性、高效的劣质燃料燃烧效率、优良的环保性能（氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫）和较高的灰渣综合利用价值，近年来在国内外得到迅速的发展,成为中小型热电厂和燃烧劣质燃料电厂的首选炉型。在CFB锅炉运行中，基本上都是在保证床料良好流化的基础上,通过调整二次风量来调节风煤配比、一二次风配比和上下二次风配比，有效地控制炉内燃烧份额和物料混合,改善传热强度和穿透能力,优化炉膛内温度和物料分布,

2、从而达到调整锅炉负荷、提高效率的目的,还可有效降低N0x,S02.C0等污染物的排放质量浓度。为此,从NOx生成机理和优化锅炉结构等方面,对燃烧福建无烟煤的中温旋风分离CFB锅炉增设一层二次风、形成上中下三层二次风的低氮燃烧改造，以降低NOx风口以上的炉膛设计烟速为4. Om/s,实际运行速度为3. 54.5m/s;设计物料循环倍率为18. 22,实际物料循环倍率为1520。该锅炉采用分级燃烧技术，燃烧空气包括一次风、二次风和播煤风,其中约占总风量55%的热一次风分成左、右两股,从炉底等压水冷风室经过风帽进入燃烧室密相区，约占总风量37%的二次风分为下层（喷嘴中心标高7. 14m）、上层（喷嘴

3、中心标高10. 80m）,通过布置在前后墙上的32个喷嘴（每层16个,前后墙各8个,对称布置，喷嘴截面为110mmX 60mm）从高速射入炉膛;约占总风量8%的播煤风（来自热一次风,经过增压风机加压）从落煤管（单侧前墙给煤方式,2个给煤口，中心标高6. 53m）进入炉膛。锅炉主要设计参数见表1,主要运行参数见表2。表1主要设计参数黎数设计值谒炉额定蒸发鼠75汽包工作压力小仔”4.21过热蒸汽乐力/V%3.82过热蒸汽温度/忙450给水目度，七150冷风温度20谿风温魔/七180插烟温度ft138.5涡炉器料海粒显/（3h/）10 542涡炉设计效率/%85.0表2主要运行参数参数设计值运行值炉

4、床料层温度”920950-980炉腹F部烟沼力920930-990炉膜中部斓混力920900-1 000炉膜上部烟温力920850 - 1 020炉膑出口烟温分920850 -1 050分道器进口烟气温度Q560520-580措烟烟温138120-150注：】）测点标高为4.85 m：2）测点标高为6.06 m3）测点标岛为11.10 m：4）测点标岛为1&40 e；5）测点标高为19.00 m：6）测点标高为30.28 m：7）海点标高为12.00整代可纥方包1. 2影响NOx排放质量浓度的因素分析1.2. 1生成机理的影响燃煤中含有N,燃烧过程中燃料N、空气N与氧气在合适环境下生成NO,且

5、氧化性气氛越强,NO生成量越多。所以仅可在燃烧过程控制NOx生成量，但无法避免NOx生成。由于该锅炉采用炉前集中给煤,尽管给入的福建无烟煤仅占床料总量的5%左右,并在流化状态下立即与炽热的床料进行混合，但因空气与给煤分配的比例不均和底部燃烧还不够强烈,燃烧室底部具有较高的氧浓度,局部氧化性气氛下致使NO大量生成。CFB锅炉中燃料型NOx是其生成NOx的主要组成部分,其含量超过 95%。延伸阅读：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

6、浓度较大,下二次风的扰动、混合作用有限。落煤管中心（标高6. 53用）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X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B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

7、量,控制原始NOx排放质量浓度在180mg/m3（干基,69602）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;

8、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. 64%维持锅炉四周标高9. 6m处的风箱及主管道d=600mmx 5 =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=600mmx 5 =5mm由原标高12. 54m下降至12. 04m;中二次风喷口设计空

9、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=600mmx 8=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23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

10、的福建无烟煤,其化验分析结果见表3,其粒径分布见表4O表3设计煤种和试验煤种的成分分析煤种设计煤种认验煤种12.738.60工业分析15.3521.933.692.3722.3924.27T（CW） /%68.5672.34f /%0.300.95元素分析1).)/喘1.641.50 (、，%0.22L211.200.78I 001 092，.凡1 2201 1121 2501 2021 270! 254三开41化三三方力表4 试验用煤的粒径分布痂量分数/%宿径/mm14.3918.912.00-5.0012. 190.45 -0.9014. 16试验内容、方法、步骤和计算方法见文献。烟气成分

11、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8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B对NOx排放质量浓度的影响。中二次风率品4图3 中二次风率、对NO.排放标量浓度的彩Rk中二次风量E-下二次风量+中二次风量+ _ti二来明践核可由图2可见:随着二次风率B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B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

12、率B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。v=2. 501 2x2 -38.978x + 之7.会流谢乃与改造前相比,在二次风率B相同的情况下,NOx排放质量浓度降低3040mg/m3;最佳的二次风率P由4OQ5O96后移至45%60%o主要原因有：（1）下二次风喷嘴中心上移0. 5%下二次风口下部的处于较强还原气氛下的富燃料区间（密相区）增加，物料在强还原气氛下停留时间延长,有利于抑制N0生成,且提高了 N0还原速率，降低了 NOx排放质量浓度；（2）下二次风喷嘴中心上移0. 5m,距离布风板的高度由2. 44m增至2. 94m,距离回料口的高度由L 59m增至2.

13、09m。该区域物料质量浓度有所降低，同时下二次风喷口设计空气速度由48m/s提高到54m/s,下二次风的穿透射程增大,扰动、混合作用增加,提高了炉膛中心区域的传热强度和氧气浓度,两级燃烧作用明显；（3）本试验是在维持一次风量和上二次风量基本不变、通过增加二次风机变频器开度来增加二次风量调整二次风率B的，而研究证明增加二次风率有抑制燃料氮的转化、减少NOx生成的作用，从而降低NOx排放质量浓度。3. 2中二次风率km对NOx排放质量浓度的影响保持一次风量和上二次风量基本不变、二次风机变频器开度基本不变、二次风率8Q50%的情况下,通过调节下二次风和中二次风挡板开度来改变中二次风率kmo图3描述了

14、中二次风率km对NOx排放质量浓度的影响。由图3可见:随着中二次风率km的增加,NOx排放质量浓度呈现先明显下降(km30%),再下降速率逐渐减小(30%km45%)至平缓(45%60%),表现为开口向上的抛物线,拟合公式为式(4),重合度为0. 9787O由此可推断,燃烧福建无烟煤的中温分离CFB锅炉存在有一个最佳的中二次风率km,使NOx排放质量浓度最小,这与改造前试验得到的规律是基本一致的。根据本试验结果,在过量空气系数X1.2、二次风率3处50%的情况下,最佳的中二次风率km在45%60猊y = 0. 708 61 10. 213, * *施可化与改造前相比,在中二次风率km(原上二次

15、风率k)基本相同的情况下,NOx排放质量浓度降低3545mg/m3;最佳的中二次风率km由55婷6596前移至45婷6096。主要原因有：(1)将一、二次风量的比例由60 ： 40调整为50 : 50,在额定工况下布风板设计烟速由3. 83m/s降低为3. 65m/s,加上下二次风喷嘴中心上移0.5m,物料在强还原气氛下的富燃料区间(密相区)停留时间延长约0.17s,有利于抑制N0生成；中二次风喷口设计空气速度由48m/s提高到54ni/s,增强了中二次风的穿透性和扰动性,提高了炉膛中心区域的传热强度和燃烧均匀性,减少了 NOx生成量和排放量；(3)保持一次风量和上二次风量基本不变、二次风机变频器开度基本不变、二次风率B七