燃煤鍋爐低氮燃燒穩(wěn)定性試驗(yàn)研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:摘要:針對(duì)某300MW燃煤鍋爐低氮燃燒改造后頻繁出現(xiàn)鍋爐滅火現(xiàn)象,開展了冷態(tài)動(dòng)力場(chǎng)和燃燒調(diào)整試驗(yàn)研究。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鍋爐配風(fēng)不合理和一次風(fēng)濃側(cè)反切角偏大引起鍋爐熱態(tài)動(dòng)力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)動(dòng)量降低,是造成鍋爐燃燒穩(wěn)定性降低與爐內(nèi)滅火的主要原因。

重點(diǎn)針對(duì)鍋爐配風(fēng)方式和一次風(fēng)濃側(cè)反切角優(yōu)化改進(jìn)等進(jìn)行研究,并分析了熱態(tài)動(dòng)力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)動(dòng)量減小導(dǎo)致鍋爐穩(wěn)定性降低的影響機(jī)理,提出優(yōu)化改進(jìn)鍋爐燃燒穩(wěn)定性的設(shè)備改進(jìn)和運(yùn)行優(yōu)化方案。方案實(shí)施改進(jìn)后,鍋爐燃燒穩(wěn)定性明顯提高,至今未發(fā)生鍋爐滅火事故,研究對(duì)未來(lái)鍋爐低氮燃燒改造與機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有借鑒和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞:燃煤鍋爐;低氮燃燒;旋轉(zhuǎn)動(dòng)量;燃燒穩(wěn)定性;滅火

低氮燃燒改造是直接減少燃煤鍋爐NOx排放的重要技術(shù)。我國(guó)的能源分布結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了未來(lái)10~20a煤炭消耗仍然占有主要地位。但煤炭燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量污染物,包括SOx、NOx和微細(xì)粉塵。隨著國(guó)家更為嚴(yán)格火電污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的頒布,未來(lái)更加高效、清潔、安全的煤炭利用技術(shù)將是火電機(jī)組發(fā)展與技術(shù)改造的發(fā)展趨勢(shì)。

目前,大型燃煤火電機(jī)組控制NOx低濃度排放的方法主要有低氮燃燒技術(shù)和尾部煙氣脫硝技術(shù)。由于嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn),燃煤火電廠均采用這2種方法聯(lián)合脫除NOx以實(shí)現(xiàn)超低排放任務(wù)。盧紅書[1]提出了對(duì)某臺(tái)300MW燃煤鍋爐的燃燒器、一次風(fēng)管道、二次風(fēng)和空預(yù)器等系統(tǒng)較為具體的實(shí)施改造方案。

朱利軍[2]采用空氣分級(jí)技術(shù)對(duì)某臺(tái)直流燃煤鍋爐進(jìn)行了低氮燃燒改造,即增加3層三維可擺動(dòng)的分離布置燃燼風(fēng)以減少二次風(fēng)噴口面積,實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)分級(jí)燃燒。黃俊杰[3]對(duì)某電廠300MW燃煤鍋爐進(jìn)行了多維度深度分級(jí)燃燒改造,較好地實(shí)現(xiàn)了脫硝反應(yīng)器入口煙氣中NOx濃度低于300mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。

楊明等[4]分析了神華煤鍋爐采用低氧與低氮結(jié)合的燃燒條件。朱磊[5]對(duì)某300MW機(jī)組鍋爐低氮改造后掉焦引起滅火事故進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)由于改造后一次風(fēng)濃側(cè)反切角度過(guò)大,濃側(cè)粉流和爐內(nèi)主旋轉(zhuǎn)氣流融合較差,不利于穩(wěn)定燃燒,主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)應(yīng)維持在0．8以上,過(guò)度缺氧燃燒不利于爐膛穩(wěn)燃。

池作和等[6]采用一次風(fēng)微反切技術(shù)較好地解決了四角切圓燃燒鍋爐穩(wěn)燃和結(jié)渣的矛盾。陳剛等[7]研究了偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)對(duì)爐內(nèi)結(jié)渣的影響,并發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)角度應(yīng)該控制在15°之內(nèi)。趙晴川[8]分析了同心切圓燃燒系統(tǒng)中偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)對(duì)爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)、結(jié)焦以及NOx排放的影響,并提出了相應(yīng)的解決辦法。

本文針對(duì)某臺(tái)300MW燃四角切圓燃煤鍋爐低氮燃燒改造后頻繁出現(xiàn)爐內(nèi)滅火事故(運(yùn)行3個(gè)月出現(xiàn)了6次滅火),進(jìn)行了試驗(yàn)研究。分析認(rèn)為鍋爐配風(fēng)不合理和一次風(fēng)濃側(cè)反切角偏大是導(dǎo)致爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性差的主要原因,通過(guò)相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn),燃燒穩(wěn)定性明顯提高,杜絕了爐內(nèi)滅火事故的發(fā)生。

本研究對(duì)燃煤鍋爐低氮改造后安全穩(wěn)定運(yùn)行積累了一定的工程經(jīng)驗(yàn)。

1鍋爐低氮燃燒改造方案

為實(shí)現(xiàn)鍋爐低氮燃燒穩(wěn)定運(yùn)行,對(duì)鍋爐燃燒器和二次風(fēng)進(jìn)行了整體優(yōu)化改進(jìn),采用一次風(fēng)水平濃淡燃燒技術(shù)(水平濃淡燃燒器)、一次風(fēng)水平分級(jí)技術(shù)(燃燒器一次風(fēng)濃側(cè)反切)、二次風(fēng)垂直分級(jí)技術(shù)(主燃燒器區(qū)域二次風(fēng)噴口面積縮小),即燃燒器采用水平濃淡燃燒器,一次風(fēng)淡側(cè)和二次風(fēng)的假想切圓直徑相同(700mm),一次風(fēng)濃側(cè)和二次風(fēng)反切12°,主燃燒器區(qū)域二次風(fēng)噴口面積縮小約30%,增加4層分離型燃燼風(fēng),即SOFA(separatedoverfiredair),原燃燼風(fēng)OFA1(overfiredair)擋板封堵。鍋爐燃燒器系統(tǒng)改造前后對(duì)比見表1,一次風(fēng)濃側(cè)反切原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表1鍋爐燃燒器系統(tǒng)改造前后對(duì)比

圖1鍋爐燃燒器一次風(fēng)結(jié)構(gòu)原理

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