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生物質(zhì)鍋爐新聞動(dòng)態(tài)

 

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300MW機(jī)組鍋爐防結(jié)焦降低NOx燃燒器技術(shù)優(yōu)化調(diào)整

發(fā)布時(shí)間:2013-09-10 08:05    來(lái)源:未知

    鐵嶺發(fā)電廠4臺(tái)300 MW機(jī)組鍋爐為引進(jìn)美國(guó)ABB-CE公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的亞臨界自然循環(huán)汽包鍋爐。設(shè)計(jì)燃用鐵法煙煤,采用中速磨直吹系統(tǒng),切向布置直流式擺動(dòng)燃燒器。多年運(yùn)行中,爐內(nèi)始終存在著一定的結(jié)焦問(wèn)題。這不僅影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,而且在進(jìn)行人工除焦過(guò)程中也容易造成人員傷害,對(duì)運(yùn)行人員的人身安全構(gòu)成威脅。
    近年來(lái)隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),降低NO。排放問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的重視。為解決爐內(nèi)結(jié)焦問(wèn)題,同時(shí)考慮盡可能降低NO。排放,結(jié)合鍋爐大修對(duì)2#、3#鍋爐燃燒器進(jìn)行了改造。改造后運(yùn)行及測(cè)試結(jié)果表明,爐內(nèi)結(jié)焦問(wèn)題得到了根本的解決,NO。的排放也有了進(jìn)一步的降低,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1、鍋爐及燃燒系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)
    鍋爐設(shè)計(jì)燃用鐵法混煤,多年實(shí)際基本上是鐵法礦務(wù)局的煤。雖然各礦及不同煤層的煤熱值變化范圍較大,但鐵法煤都有一定的結(jié)焦性。表1為燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)。圖1為燃燒器布置簡(jiǎn)圖。表2給出了設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際燃用煤的有關(guān)數(shù)據(jù),從中可以看出實(shí)際燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種相當(dāng)接近。
2、水冷壁結(jié)焦的因素分析
    結(jié)焦是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程和流體力學(xué)過(guò)程。產(chǎn)生結(jié)焦有三個(gè)要素:首先是煤的成分及組成;第二,是爐內(nèi)溫度水平;第三,是氣流帶著熔融或半熔融的灰顆粒沖刷到受熱面上。這三個(gè)要素中,第一個(gè)是根源,且難以消除。但只要限制其中一條,即可避免結(jié)焦。木屑顆粒機(jī)2.1  煤灰的成分與組成
    煤灰的成分與組成不同,其熔點(diǎn)也不同。堿類的熔點(diǎn)都在1560以下,而灰分中的主要氧化物,如Si02. Al203、Ca0和Mg0的熔點(diǎn)均在2 000以上,通常不易熔化。但灰分的熔點(diǎn)比灰分中某些純氧化物要低得多,因?yàn)榛曳衷谡麄(gè)熔化溫度區(qū)內(nèi),其各組分間可反應(yīng)生成具有更低熔點(diǎn)的共晶體,富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐,生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    根據(jù)從變形溫度到熔化溫度之問(wèn)的溫差,可以預(yù)計(jì)在水冷壁管上形成的結(jié)焦層的沉積特性。若這一溫差很小,水冷壁上的焦層會(huì)比較薄,流動(dòng)性和粘著力較強(qiáng),這種焦很難用吹灰器除掉。如果從變形溫度到熔化溫度之問(wèn)的溫差增大,所形成的焦要到積得較厚時(shí)其表面才能變成會(huì)流動(dòng)的液體。這種焦與管子表面的粘著力較小,因此較容易被吹灰器吹掉。
2.2 爐膛溫度水平
    爐膛溫度高是造成結(jié)焦的又一個(gè)重要條件。因?yàn)橹挥挟?dāng)溫度高于灰熔點(diǎn)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生熔融的渣。然而,大容量鍋爐的爐膛溫度都很高,都在1500左右,通常都高于易結(jié)焦煤的灰熔點(diǎn)較多,用降低爐膛溫度的措施來(lái)防止結(jié)焦的效果不是很大。并且過(guò)低的爐膛溫度將影響煤的燃盡,從而降低鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此,只能適當(dāng)降低。
2.3氣流沖刷受熱面
    氣流攜帶熔渣沖刷到受熱面上,這是結(jié)渣的第三個(gè)必要條件。這與鍋爐結(jié)構(gòu)、噴燃器方位、運(yùn)行調(diào)整等都有關(guān)系。
    噴燃器的位置與角度對(duì)爐內(nèi)煙氣溫度分布影響較大。通常,希望爐膛中心煙氣溫度要高,靠近四周水冷壁的煙氣溫度應(yīng)較低,最好低于燃煤灰分的軟化溫度。從空氣動(dòng)力場(chǎng)來(lái)看,應(yīng)使帶熔渣的氣流不要沖刷水冷壁,否則易造成結(jié)焦。因此,采用良好的燃燒器噴嘴及其合理的布置方位來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。
    鍋爐的運(yùn)行工況如何,對(duì)結(jié)焦影響很大。如超負(fù)荷運(yùn)行,過(guò)多地提高燃燒強(qiáng)度,使低熔點(diǎn)的FeO-Si02-CaO-Al203系的共熔體熔化區(qū)域增大,結(jié)焦的范圍擴(kuò)大。
2.4爐內(nèi)煙氣性質(zhì)
    爐內(nèi)燃燒器區(qū)域水冷壁處煙氣是屬于氧化性還是還原性氣氛對(duì)鍋爐結(jié)焦有很大影響。灰分的熔化溫度在半還原性爐氣中比在氧化性爐氣中要低得多,結(jié)焦可能性大大增加。
3、防止?fàn)t內(nèi)結(jié)焦的措施
    防止結(jié)焦最基本的原則是消除產(chǎn)生結(jié)焦的基本條件。根據(jù)鐵嶺發(fā)電廠鍋爐爐膛熱力參數(shù)和燃燒器布置方式和鐵法煤的情況,只要采取必要的措施就可避免結(jié)焦問(wèn)題的發(fā)生。
3.1  燃燒器的改造
    針對(duì)鐵嶺電廠的情況對(duì)原燃燒器進(jìn)行改造,采用水平濃淡燃燒器及周界風(fēng)不等寬布置,同時(shí)采用一、二次風(fēng)不等切圓的布置方式能有效地解決結(jié)焦問(wèn)題。
    水平濃淡燃燒器的工作原理是:布置于煤粉噴嘴體內(nèi)葉片或布置在一次風(fēng)管內(nèi)的折流板將煤粉氣流分為濃淡兩股,濃相位于向火側(cè),淡相位于背火側(cè)。一次風(fēng)中的煤粉60%~80%位于濃側(cè),20%~40%位于淡側(cè)。因此,淡側(cè)氣流的氧化性氣氛比普通燃燒器強(qiáng)得多,且氣流溫度相對(duì)較低,故不易結(jié)焦。另外,水平濃淡燃燒器濃相煤粉在向火側(cè),煤粉濃度提高,煤粉氣流著火所需的熱量減少,著火溫度降低,因此,它比常規(guī)的燃燒器有更好的著火及穩(wěn)燃效果。
    本燃燒器的一次風(fēng)噴口的周界風(fēng)還采用了不等寬度布置方式,較多的風(fēng)布置在背火側(cè),可以確保燃燒器附近水冷壁處于氧化性氣氛中。見圖2。
    另外,本燃燒器還采用了一、二次風(fēng)不等切圓的布置方式。這就是將一次風(fēng)噴口射流向二次風(fēng)噴口射流相反方向偏轉(zhuǎn)一定角度,將煤粉氣流向爐膛中部轉(zhuǎn)移。這樣不僅可以降低水冷壁墻面煤粉濃度和氧量消耗,形成水冷壁附近的氧化性氣氛;還可以適當(dāng)降低近墻面的熱負(fù)荷,這都有利于防止局部結(jié)焦。
    由此可知,采用水平濃淡燃燒器和一、二次風(fēng)不等切圓是解決易結(jié)焦燃煤的理想辦法。其作用是在爐內(nèi)形成“風(fēng)包粉”的總體流動(dòng)工況,從而減輕燃燒器區(qū)域水冷壁結(jié)焦。
3.2調(diào)整好鍋爐燃燒強(qiáng)度
    根據(jù)所用煤種的灰分熔點(diǎn)及對(duì)整個(gè)燃燒室四壁附近的煙氣溫度測(cè)量情況,調(diào)整鍋爐燃燒強(qiáng)度,使燃燒室四壁溫度小于或等于所用煤灰分的軟化溫度。
3.3  適當(dāng)增大送風(fēng)量
    適當(dāng)增大燃燒送風(fēng)量,避免產(chǎn)生還原性或半還原性爐氣。氧化性的爐氣對(duì)減少Fe0產(chǎn)生低熔點(diǎn)渣是十分重要的,但風(fēng)量過(guò)大會(huì)增加熱損失,甚至影響煤粉燃燒的穩(wěn)定性。因此必須在允許條件下增加送風(fēng)量,一般取過(guò)量空氣系數(shù)為1.2,但如燃煤灰分因含鐵量高而結(jié)焦嚴(yán)重時(shí),則過(guò)?諝庀禂(shù)可取1.22~1.25。
3.4適當(dāng)增加一次風(fēng)剛性
    一次風(fēng)氣流盡管含粉,但與二次風(fēng)相比速度較低,對(duì)于燃用高揮發(fā)分的煙煤,可選取較高的一次風(fēng)速,以增加火焰剛性,減小氣流偏斜傾向,避免結(jié)焦。
    根據(jù)其他電廠的情況,鐵嶺發(fā)電廠鍋爐的一次風(fēng)速相對(duì)而言是偏低的,完全可以提高一些。
3.5調(diào)整燃燒工況、保持四角風(fēng)粉均勻,防止氣流沖刷鍋爐水冷壁而結(jié)焦。
4、關(guān)于降低NOx排放問(wèn)題
    多年來(lái)的理論和試驗(yàn)研究表明,煤燃燒過(guò)程中,所產(chǎn)生的氮氧化物NOx有兩種:燃料型NOx和溫度型NOx。研究表明:當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)小于0.7時(shí),就基本上沒有燃料型NO。產(chǎn)生。因此提高煤粉濃度,降低氧氣濃度,可以有效控制NO。生成。溫度型NO。是在高溫下由燃燒所需空氣中的氮?dú)庋趸傻模瑴囟鹊蜁r(shí)幾乎不生成溫度型NOx。控制溫度型NO。生成的主要措施是:降低燃燒溫度水平;降低氧濃度;縮短煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)間。
    采用一、二次風(fēng)不等切圓和水平濃淡燃燒器完全符合控制NOx生成原理。煤粉噴口向火側(cè)煤粉濃度比背火側(cè)高3倍左右,向火側(cè)雖然溫度很高,但相對(duì)氧量很低,NOx生成得到有效控制;同時(shí),在背火側(cè)雖然相對(duì)氧量很高,但燃燒溫度卻較低,同樣也可以抑制NOx的生成。另外,一、二次風(fēng)不等切圓的布置方式,相當(dāng)于推遲了主二次風(fēng)與燃燒氣流的混合,也有利于減少NOx生成。
5、改造效果及結(jié)論
    根據(jù)上述分析,近兩年來(lái),鐵嶺發(fā)電廠結(jié)合鍋爐大修對(duì)2#、3#鍋爐燃燒器采取了上述的改造措施,改造后的實(shí)際運(yùn)行及相關(guān)的測(cè)試表明,采取上述改造措施后,在燃用鐵法煙煤正常運(yùn)行情況下,燃燒器區(qū)水冷壁基本清潔,大塊結(jié)焦情況完全消除,由于大塊焦脫落而堵塞冷灰斗進(jìn)而需要人工打焦的問(wèn)題得到了徹底解決;改造后在滿負(fù)荷運(yùn)行工況下,NOx排放量最低可達(dá)424.1mg/Nm3(折算到a=1.4),遠(yuǎn)低于現(xiàn)行國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)650 mg/Nm3。
結(jié)論:
    為解決鐵嶺發(fā)電廠鍋爐爐內(nèi)結(jié)焦問(wèn)題,同時(shí)考慮盡可能降低NOx排放而進(jìn)行的鍋爐一、二次風(fēng)不等切圓布置加水平濃淡燃燒器的改造工作是成功的,取得了明顯經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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