0引言

為了(le)改(gai)善大氣(qi)環(huan)境質量，國(guo)家出(chu)臺(tai)了(le)一(yi)系列環(huan)保(bao)政策，GB13271《鍋(guo)爐大氣(qi)污染(ran)物排(pai)(pai)放(fang)標準》于2014年頒布(bu)實施，對燃(ran)(ran)煤(mei)鍋(guo)爐的污染(ran)物排(pai)(pai)放(fang)提出(chu)了(le)更高(gao)的要求，需要達到 100mg /Nm³以(yi)下，特(te)別是浙(zhe)江省在 2018年頒布(bu)了(le)DB33 /2147 -2018《燃(ran)(ran)煤(mei)電廠大氣(qi)污染(ran)物排(pai)(pai)放(fang)標準》地方標準，對燃(ran)(ran)煤(mei)機組等(deng)提出(chu)了(le)比國(guo)家標準更嚴(yan)格(ge)的超低(di)排(pai)(pai)放(fang)要求，尤其(qi)是對NOx排(pai)(pai)放(fang)濃度(du)進行了(le)嚴(yan)格(ge)的控(kong)制，需要達到50mg/Nm³以(yi)下。寧波眾茂杭州灣(wan)熱電有(you)限(xian)公司(si)4號鍋(guo)爐于2007年12月投(tou)入使用，已不能滿足(zu)日益(yi)嚴(yan)格(ge)的環(huan)保(bao)排(pai)(pai)放(fang)要求，在2016 年對4號鍋(guo)爐進行了(le)低(di)氮燃(ran)(ran)燒技(ji)術改(gai)造(zao)。本文介紹(shao)了(le)這(zhe)臺(tai)鍋(guo)爐低(di)氮燃(ran)(ran)燒改(gai)造(zao)的情況以(yi)及改(gai)造(zao)后的效果(guo)，該(gai)低(di)氮燃(ran)(ran)燒技(ji)術方案并在其(qi)余3臺(tai)鍋(guo)爐上得到了(le)很好(hao)的應用。

1低氮燃燒技術改造

1.1鍋爐使用情況概述

寧(ning)波(bo)眾茂杭州灣熱電(dian)有限(xian)公(gong)司使(shi)用的4號(hao)鍋(guo)(guo)爐由(you)無(wu)錫(xi)華光(guang)鍋(guo)(guo)爐股(gu)份有限(xian)公(gong)司制造(zao)，型(xing)號(hao)為UG - 130 /5.3- M5的次(ci)(ci)高溫次(ci)(ci)高壓(ya)循(xun)(xun)環流化床(chuang)鍋(guo)(guo)爐，單(dan)鍋(guo)(guo)筒橫置(zhi)式(shi)，單(dan)爐膛，自然循(xun)(xun)環，全懸吊結構，全鋼架 П 型(xing)布(bu)置(zhi)，設計煤(mei)種為煙(yan)(yan)煤(mei)。爐膛采用膜式(shi)水冷壁，鍋(guo)(guo)爐和煙(yan)(yan)道(dao)中間是絕熱式(shi)旋(xuan)風分(fen)離器，尾部豎井煙(yan)(yan)道(dao)布(bu)置(zhi)兩級三(san)組(zu)對(dui)流過熱器，過熱器下方布(bu)置(zhi)三(san)組(zu)光(guang)管(guan)省煤(mei)器及(ji)一(yi)、二次(ci)(ci)風各(ge)三(san)組(zu)空氣預熱器。環保設施配(pei)有一(yi)套石灰(hui)石爐內(nei)脫(tuo)硫系(xi)(xi)統(tong)、一(yi)套SNCR脫(tuo)硝系(xi)(xi)統(tong)、一(yi)套布(bu)袋(dai)除塵(chen)系(xi)(xi)統(tong)、一(yi)套爐外濕(shi)法(fa)(fa)脫(tuo)硫系(xi)(xi)統(tong)。目(mu)前(qian)，鍋(guo)(guo)爐 NOx原始排放濃度約 350mg /Nm³，采用“SNCR“脫(tuo)硝工藝進行脫(tuo)硝 后，NOx排放濃度可控制在90350mg/Nm³左右，無(wu)法(fa)(fa)達到《燃煤(mei)電(dian)廠大氣污染物排放標準》中 NOx規定的要求。因此，在2016年(nian)對(dui)該臺鍋(guo)(guo)爐進行了低(di)氮燃燒(shao)技術改造(zao)。

1.2 低氮燃燒原理及影響因素

NOx主要(yao)來源(yuan)于人類的(de)活動，其中絕大(da)部分(fen)來自(zi)燃(ran)(ran)料的(de)燃(ran)(ran)燒，根據形成(cheng)機理，可分(fen)為燃(ran)(ran)料型(xing)(xing)(xing)(xing)NOx、熱力(li)型(xing)(xing)(xing)(xing) NOx以及瞬(shun)時(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)NOx，其中瞬(shun)時(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)NOx產生(sheng)的(de)量很少，可忽略不計。循環流化床燃(ran)(ran)煤鍋爐產生(sheng)的(de)主要(yao)是燃(ran)(ran)料型(xing)(xing)(xing)(xing) NOx，大(da)約(yue)占總 NOx的(de) 75% ～ 90% ，其次是熱力(li)型(xing)(xing)(xing)(xing) NOx。燃(ran)(ran)料型(xing)(xing)(xing)(xing) NOx的(de)生(sheng)成(cheng)的(de)反應過程(cheng)和燃(ran)(ran)燒條件(jian)( 如溫度和氧氣)及各種(zhong)成(cheng)分(fen)的(de)濃度密切相關。熱力(li)型(xing)(xing)(xing)(xing) NOx 生(sheng)成(cheng)的(de)原理如下:

當燃燒區域溫度低于 1000℃ 時，NO的(de)生(sheng)成(cheng)量較(jiao)少，隨著溫度的(de)升高，NOx的(de)生(sheng)成(cheng)速度按指數規律增加，當溫度足(zu)夠(gou)高時熱力型(xing) NOx可達20% 。因此，溫度對熱力型(xing) NOx 的(de)生(sheng)成(cheng)具有絕(jue)對性(xing)的(de)作用，另外，空氣(qi)(qi)系(xi)數和煙(yan)氣(qi)(qi)停留時間對熱力型(xing) NOx的(de)生(sheng)成(cheng)也有很(hen)大影響。

根據上述(shu)分(fen)(fen)析，針對(dui)循(xun)環流化床鍋爐的運(yun)行(xing)特性(xing)，本次(ci)改造(zao)從爐膛溫度控制、高溫旋(xuan)風(feng)分(fen)(fen)離器的分(fen)(fen)離效率，含氧量，床溫控制，分(fen)(fen)級燃燒(shao)，布風(feng)板布置(zhi)，返料系統的優化等方面對(dui)4號鍋爐進行(xing)低氮燃燒(shao)技(ji)術改造(zao)。

1.3 改造內容

1.3.1增加爐膛受熱面

1)增加兩(liang)片(pian)水(shui)(shui)冷(leng)屏(ping)(ping)。在靠近前屛水(shui)(shui)冷(leng)壁(bi)處左(zuo)右各布置一(yi)片(pian)水(shui)(shui)冷(leng)屏(ping)(ping)，從前屏(ping)(ping)水(shui)(shui)冷(leng)壁(bi)中部穿(chuan)進(jin)爐(lu)膛(tang)然后向上，從爐(lu)膛(tang)頂棚管(guan)(guan)(guan)(guan)穿(chuan)出，并從兩(liang)根(gen)(gen)集中下降(jiang)(jiang)管(guan)(guan)(guan)(guan)分別(bie)引出一(yi)根(gen)(gen)下降(jiang)(jiang)管(guan)(guan)(guan)(guan)連(lian)接到(dao)水(shui)(shui)冷(leng)屏(ping)(ping)下集箱，水(shui)(shui)冷(leng)屏(ping)(ping)下部迎煙(yan)氣沖刷(shua)2.5米范圍內(nei)澆注料(liao)敷設，將原來水(shui)(shui)冷(leng)壁(bi)上集箱至汽包(bao)的(de) 12 根(gen)(gen) 直徑133 ×6 的(de)聯(lian)絡(luo)管(guan)(guan)(guan)(guan)更換成 直徑194 × 10 的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)子(zi)，其中兩(liang)根(gen)(gen)作為增加的(de)水(shui)(shui)冷(leng)屏(ping)(ping)的(de)聯(lian)絡(luo)管(guan)(guan)(guan)(guan)。通過增加爐(lu)膛(tang)內(nei)受熱面，運行(xing)過程中有(you)利(li)于降(jiang)(jiang)低爐(lu)膛(tang)溫(wen)度，減少 NOx的(de)生成。

2)增(zeng)加三(san)片(pian)屏(ping)式過(guo)熱器。由于采(cai)用低(di)(di)氮燃燒(shao)，床溫和(he)含氧量降低(di)(di)后鍋爐在(zai)低(di)(di)負(fu)荷運行時會影響主蒸汽的(de)溫度，甚至會達(da)不到設計的(de)溫度，在(zai)靠近前屛水冷壁中間部位均勻布(bu)置三(san)片(pian)屏(ping)式過(guo)熱器，過(guo)熱器管(guan)材質為(wei) 12Cr1MoVG，規格為(wei)直徑42 × 6，在(zai)管(guan)屏(ping)下部敷設澆注料。

通過增加(jia)爐膛(tang)內的受熱面，既能降(jiang)低(di)爐膛(tang)溫度，減少NOx的生成，又能保證鍋爐在(zai)低(di)負荷(he)運(yun)行(xing)時主蒸汽的溫度。

1.3.2分系統的優化改造

1)旋風分離(li)(li)器(qi)(qi)結構優化。將分離(li)(li)器(qi)(qi)進(jin)口寬度(du)由原(yuan)來(lai)的(de) 1200mm 縮小到(dao) 900mm，通過計(ji)算，這(zhe)樣煙(yan)氣速度(du)可以由原(yuan)來(lai)的(de) 22m/s 提高到(dao) 27m/s，提高分離(li)(li)器(qi)(qi)的(de)分離(li)(li)效率，有利于(yu)降低(di)床溫和含氧量(liang)。

2)返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)系統(tong)的(de)(de)優化。將原來的(de)(de)返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)箱(xiang)拆除，更(geng)換成新型的(de)(de)返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)箱(xiang)，返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)箱(xiang)風(feng)(feng)(feng)室隔成三部(bu)分(fen)，返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)風(feng)(feng)(feng)分(fen)成三路(lu)獨立風(feng)(feng)(feng)，使返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)風(feng)(feng)(feng)形(xing)成高(gao)(gao)壓頭小風(feng)(feng)(feng)量(liang)，提(ti)高(gao)(gao)返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)的(de)(de)可靠性(xing)。同時，將返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)口下(xia)移并向爐膛(tang)中(zhong)間靠攏(long)，這樣布置(zhi)有利于(yu)返(fan)(fan)(fan)(fan)料(liao)(liao)的(de)(de)均勻(yun)性(xing)，使布風(feng)(feng)(feng)板同一(yi)平面處的(de)(de)溫度均勻(yun)性(xing)，減少(shao)床溫局部(bu)過高(gao)(gao)造(zao)成 NOx 生成量(liang)高(gao)(gao)的(de)(de)因(yin)素。

3)布風裝置的(de)優(you)化(hua)。經(jing)過床(chuang)層(ceng)冷態試驗發現(xian)，布風板上(shang)的(de)床(chuang)料顆粒度分布不是均(jun)勻(yun)(yun)的(de)，呈(cheng)現(xian)中(zhong)間細，四周(zhou)粗的(de)狀態，為了保持整個床(chuang)面流化(hua)風保持一致(zhi)，對布風板及風帽進行了改造，風帽的(de)開孔(kong)率呈(cheng)中(zhong)心(xin)部(bu)位(wei)小，向(xiang)四周(zhou)逐(zhu)漸增(zeng)大，使鍋爐在運行過程中(zhong)流暢分布更均(jun)勻(yun)(yun)。

4) 二(er)次(ci)(ci)風(feng)系統的優化(hua)。原(yuan)(yuan)來的二(er)次(ci)(ci)風(feng)口(kou)離布風(feng)板高度僅有(you)2米(mi)左右，造(zao)成(cheng)還原(yuan)(yuan)區(qu)濃(nong)度不(bu)(bu)夠(gou)，分級燃燒不(bu)(bu)夠(gou)明顯(xian)，對二(er)次(ci)(ci)風(feng)口(kou)進行了優化(hua)，保留原(yuan)(yuan)有(you)的兩個風(feng)口(kou)，其(qi)他(ta)的風(feng)口(kou)改到離布風(feng)板 3.5米(mi)高度處，使得分級燃燒更加明顯(xian)。

5) 增(zeng)加煙(yan)氣再循(xun)(xun)環(huan)系統。為保證低(di)負荷時一(yi)次(ci)(ci)風(feng)(feng)氧氣不過量、降低(di) NOx 生成(cheng)量，從(cong)引風(feng)(feng)機出(chu)口增(zeng)設(she)一(yi)根直徑720x8煙(yan)氣再循(xun)(xun)環(huan)管通往一(yi)次(ci)(ci)風(feng)(feng)機入口，用(yong)脫硫(liu)除(chu)塵后的(de)低(di)氧煙(yan)氣代替(ti)部分空氣，降低(di)一(yi)次(ci)(ci)風(feng)(feng)氧含量，在保證床料充分流(liu)化的(de)同時，控制一(yi)次(ci)(ci)風(feng)(feng)氧氣不過量，降低(di) NOx 生成(cheng)量。

1.4 水汽系統的變化

由于增加了屏式過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)，汽(qi)(qi)水系統的蒸汽(qi)(qi)流向發生了變(bian)(bian)化(hua)，原來是(shi)汽(qi)(qi)包(bao)(bao)(bao)→包(bao)(bao)(bao)墻過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)→低溫(wen)過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)→減(jian)溫(wen)器(qi)(qi)(qi)(qi)→高溫(wen)過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)→集汽(qi)(qi)集箱，經過低氮燃燒改造后變(bian)(bian)成了汽(qi)(qi)包(bao)(bao)(bao)→包(bao)(bao)(bao)墻過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)→低溫(wen)過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)→一級減(jian)溫(wen)器(qi)(qi)(qi)(qi)→屏式過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)→二級減(jian)溫(wen)器(qi)(qi)(qi)(qi)→高溫(wen)過熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)→集汽(qi)(qi)集箱。

2鍋爐運行試驗優化

2.1冷態試驗

2.1.1布風板均勻性試驗

在床料(liao)充分流化后，迅速關掉一次(ci)風機，床料(liao)自由(you)下落、堆積，觀察床料(liao)表面平整(zheng)，無明(ming)顯凹凸，表明(ming)布風板經(jing)改造優化后均勻性良好。

2.1.2冷態臨界沸騰風量的測量

根據(ju)料層與空(kong)板(ban)的阻(zu)力(li)曲線等無法判斷(duan)最(zui)小流(liu)化(hua)(hua)風量，通過打(da)開爐門用鉤耙在主床(chuang)內鉤動，從(cong)手感上感覺沸騰效果，確(que)定最(zui)小流(liu)化(hua)(hua)風量約(yue)為38000m³/h。

2.2運行參數調整

通過(guo)冷態試驗可(ke)以發現(xian)床料的(de)均勻性得到了(le)很大(da)的(de)改(gai)善(shan)，在不改(gai)變一次(ci)(ci)風(feng)(feng)量(liang)的(de)情況(kuang)(kuang)下，通過(guo)調節新(xin)增二(er)次(ci)(ci)風(feng)(feng)口的(de)風(feng)(feng)量(liang)，優化了(le)爐(lu)膛空氣(qi)(qi)分級(ji)燃燒，降低了(le) NOx 生成量(liang); 另(ling)外，在低負荷情況(kuang)(kuang)下，通過(guo)調節煙氣(qi)(qi)再循環系統(tong)的(de)引(yin)入一次(ci)(ci)風(feng)(feng)機的(de)煙氣(qi)(qi)量(liang)，保持(chi)爐(lu)膛出(chu)口的(de) NOx不會(hui)大(da)大(da)提高，低氮燃燒技(ji)術改(gai)造后，床溫(wen)、爐(lu)膛出(chu)口溫(wen)度等參數有(you)了(le)明顯的(de)變化。

3改造后的效果分析

3.1 運行參數

鍋爐(lu)經低氮(dan)燃燒(shao)改(gai)造后，最大(da)出力可達(da)到(dao)150t/h，與原設計最大(da)出力一致，在30~110%額定(ding)(ding)負荷內能(neng)穩(wen)定(ding)(ding)燃燒(shao)，并(bing)且在較低負荷時，主蒸汽溫度(du)能(neng)達(da)到(dao)規定(ding)(ding)的溫度(du)，改(gai)造后運(yun)行兩年(nian)時間以來，水冷壁管子磨損大(da)大(da)較少。

3.2 NOx排放效果

鍋爐經(jing)低氮燃燒改(gai)造(zao)(zao)后，爐膛出口的NOx生(sheng)成量比改(gai)造(zao)(zao)前大(da)大(da)降低。目前，鍋爐經(jing)過近兩年時(shi)間的運行(xing)，結合(he)“SNCR”脫(tuo)硝(xiao)工藝進(jin)行(xing)脫(tuo)硝(xiao)后，最終(zhong)NOx排(pai)放(fang)濃(nong)度(du)可控制在 50mg /Nm³以下的超低排(pai)放(fang)要求。

4總結

1) 該鍋(guo)爐通過增加(jia)鍋(guo)爐爐膛內受熱面，優化旋風分(fen)離器(qi)結構、返料系(xi)(xi)(xi)統、布風裝置(zhi)，調(diao)整二次風系(xi)(xi)(xi)統風口布置(zhi)，增加(jia)煙(yan)氣再(zai)循環系(xi)(xi)(xi)統等措施，鍋(guo)爐各項性能(neng)指標均(jun)能(neng)達到(dao)預期要求，并(bing)且以(yi)往存在(zai)的(de)水(shui)冷壁(bi)磨損問題得(de)到(dao)了很大(da)的(de)改善。

2) 低氮燃(ran)燒改造(zao)后(hou)，在額定(ding)負(fu)荷下，爐膛出口 NOx 排(pai)放(fang)質量濃度(du)(du)從(cong) 350mg /Nm³降 至(zhi) 100mg/Nm³以(yi)下，效果(guo)(guo)接近(jin)原來的最(zui)(zui)終(zhong) NOx排(pai)放(fang)濃度(du)(du)，優于(yu)預期(qi)效果(guo)(guo);經SNCR脫硝后(hou)，最(zui)(zui)終(zhong)排(pai)放(fang)濃度(du)(du)能達(da)到 50mg /Nm³以(yi)下，運行穩定(ding)時(shi)甚至(zhi)能達(da)到 30mg /Nm3，氨逃逸量控制(zhi)在 8mg /Nm³以(yi)內。

3) 針對原(yuan)來 CO 排放(fang)指標偏高的現象，通過合理選擇(ze)再循環(huan)煙氣量(liang)，旋(xuan)風(feng)分離器圓柱段增加補燃(ran)噴嘴，從(cong)一(yi)次熱風(feng)風(feng)道接入一(yi)次風(feng)，與(yu)高溫煙氣混合，使煙氣中 CO 燃(ran)盡，從(cong)而(er)有效的降低了(le)CO 排放(fang)指標; 另(ling)外，通過燃(ran)料消(xiao)耗(hao)量(liang)與(yu)產生(sheng)的蒸(zheng)汽量(liang)計(ji)算，改(gai)造(zao)后(hou)鍋(guo)爐熱效率并(bing)未降低，熱效率與(yu)環(huan)保得到了(le)很(hen)好的平衡(heng)。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章