中储式制粉系统燃煤锅炉低氮燃烧技术改造与优化_林国辉.pdf
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1、 年,第 期 69 收稿日期:作者简介:林国辉()男,山东鱼台人,高级工程师,主要从事锅炉燃烧优化研究工作。中储式制粉系统燃煤锅炉低氮燃烧技术改造与优化林国辉,姜国强,赵 丽,陈晓玮,谭厚章,施子福,陶振涛(浙江巨化热电有限公司,浙江 衢州;西安交通大学 热流科学与工程教育部重点实验室,陕西 西安;浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州)摘 要:为了解决浙江巨化热电有限公司 号锅炉(容量 ,中储式制粉系统)运行中存在高 排放、效率低、过热器超温、锅炉出力不足等问题,基于空气分级燃烧的低 燃烧技术,对机组风烟系统进行了技术改造。改造结果表明:将排粉风机出口乏气(三次风)通过乏气母管送入
2、一次风母管,降低一次风速和风温,同时将原一次风作为二次风,采用缩腰式配风方式,不仅可以有效减少锅炉的不完全燃烧热损失,提高锅炉运行的热效率,达到最大负荷运行,消除炉膛尾部烟气超温问题,同时也能降低 排放量。该技术优化改造,可以使脱硝装置进口 浓度降低至 ,脱硝装置的喷氨量和氨逃逸大幅下降,锅炉稳定最大出力从 上升为 ,年运营成本降低约 万元。关键词:空气分级燃烧;低;热效率;燃煤锅炉中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(,;,;,):,(),:;引 言氮氧化物()对人体健康与环境的危害十分严重,是造成大气污染的主要来源之一。我国电力行业结构以火电机组为主,决定了燃煤锅炉燃烧产生 是我国氮氧
3、化物排放的重要节能环保DOI:10.16189/ki.nygc.2023.02.011 70 来源。截至目前,我国大型燃煤机组粉尘、三大污染物均已实现超低排放。部分小容量供热机组由于机组趋于老化,对低 排放技术要求偏低,大部分电厂对低 排放不够重视,已远远超出了环保局制定的相关指标。按照环保部、发改委、能源局发布的全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案的要求,到 年,全国所有具备条件的燃煤电厂力争实现超低排放改造,其中 排放浓度不超过 ,现役发电机组平均供电煤耗低于。为了实现燃煤机组 超低排放目标,目前我国燃煤锅炉主要采用炉内分级燃烧低氮燃烧器的方式。通过分级配风,控制主燃烧区过量空气系数
4、降低 生成量,从而降低脱硝成本。同时,配风方式的不同对锅炉燃烧的经济性有重要影响,在锅炉的运行中应兼顾排放浓度和锅炉效率。因此,优化锅炉的配风方式,对于指导锅炉经济和环保运行具有重要意义。本文基于空气分级燃烧技术,对浙江巨化热电有限公司的 号锅炉进行低 技术优化改造,在原有中储式送粉系统的基础上,借鉴大型机组直吹式送粉系统的设计,将中储式热风送粉系统改造为中储式乏气热风混合送粉系统:排粉风机出口的乏气(原三次风)全部送入部分一次风管道,采用乏气作为大部分给粉机的送粉介质输送煤粉,避免乏气直接送入炉膛造成的局部富氧气氛;同时,根据脱硝装置进口 含量优化炉内各层燃尽风风量配比,增强还原区的还原效果
5、,从而有效抑制乏气中煤粉燃烧 生成量和燃尽率,提高锅炉的热效率。机组现状浙江巨化热电有限公司 锅炉为上海锅炉厂生产的 超高压自然循环锅炉()。送粉类型为中储式热风送粉(见图);锅炉的一次风温度为 ;一次风风机进口空气为环境温度;锅炉一次风温 ;锅炉二次风温 ;锅炉排烟温度为 ;锅炉设计效率为。锅炉原燃烧器喷口布置方式为:三、一、二、一、二、一、二。一次风由回转式空气预器出来的热风及送风机出来的冷风进行温度调节。二次风取自回转式空气预器出口。每台制粉系统配套两根三次风管,分别对应、角及、角三次风,作为磨煤乏气和干燥剂的三次风送入炉膛燃烧。煤粉仓;给粉机;风粉混合器;排粉机;可调缩孔;再循环风调节
6、挡板;一次风调节挡板;二次风调节挡板;磨煤机;粗粉分离器;细粉分离器;二次风箱;一次风箱;空气预热器图 改造前送粉系统图由于三次风中携带大量超细煤粉进入炉膛燃烧,且携带的煤粉浓度相对较低,使得该部分煤粉入炉燃烧过程处于富氧环境,会生成大量的,导致炉膛出口 浓度较高。当锅炉高负荷运行时,需要多台磨煤机同时投运,这会导致三次风量增加,从而使 生成量增加。当锅炉负荷降低时,为保证磨煤机运行经济性,磨煤机通风量仍保持在最佳制粉电耗工况,这导致三次风量不能随锅炉负荷同比例降低,主燃烧区域的过量空气系数无法控制在理论最佳范围,所以 排放浓度会远高于设计工况,严重制约炉内燃烧过程中生成的控制。此外,锅炉中储
7、式热风制粉系统的乏气直接送入炉膛,其带粉、风速高、风率大等特点对锅炉炉膛燃烧会产生不利影响,引起燃烧室断面上的热量不均匀,同时降低了火焰温度,也是机械不完全燃烧热损失增大的原因之一。当前燃煤机组必须实现 超低排放,该机组实施低氮燃烧改造后,主要采用减少主燃区风量,增大上 层风量的方式,这容易造成炉膛局部缺氧,火焰中心上移,极易产生炉膛结焦,烟温超标等问题,导致锅炉热效率显著下降,过热面超温而无法达到满负荷运行、脱硝装置氨逃逸量超标等一系列问题(见表)。因此,同时实现燃煤锅炉 达标排放且保证锅炉安全、稳定不影响出力运行,已成为当前该机组亟待解决的难题。节能环保 年,第 期 71 表 改造前锅炉运
8、行参数项目工况 工况 工况 工况 负荷 含氧量 飞灰含碳量 减温水 浓度 锅炉热效率 技术优化改造调整燃烧方式可以提高炉内燃烧效率,并能有效控制炉内 的生成。大型电站锅炉通常采用空气分级的方式,通过改变分离式燃尽风(简称)与二次风的相对高度,或者改变 风量、调整二次风与 的配比占量来获得最优工况。调节 风水平竖直摆角或增加墙式燃烧器对炉内温度和 的产生都有影响。在空气分级方式下对主燃区二次风配风方式进行调节,可找出适合不同锅炉、不同煤粉的配风方式,研究比较锅炉上部温度偏差、整体燃烧效率和出口。对此,借鉴国内大型机组直吹式制粉系统氮氧化物生成量低且调节灵活的特点,将中储式热风送粉系统改造为中储式
9、乏气送粉系统,如图 所示。由排粉风机出来的乏气作为三次风全部送入一次风管道,直接采用乏气作为送粉介质输送煤粉,这样可以避免乏气直接送入炉膛造成的局部富氧气氛,有效抑制乏气所携带煤粉燃烧过程中 的生成,从而将氮氧化物排放浓度控制在达标水平。同时,在炉膛主燃区上部布置 喷嘴,使炉膛煤粉完全燃烧,提高锅炉燃烧效率。煤粉仓;给粉机;风粉混合器;排粉机;可调缩孔;再循环风调节挡板;乏气调节挡板;热风调节挡板;冷风挡板;混合风挡板;二次风调节挡板;磨煤机;粗粉分离器;细粉分离器;二次风箱;空气预热器图 改造后的送粉系统图 改造效果 炉膛参数试验锅炉负荷在 左右,改变入炉总风量,入炉总风量由过热器出口氧量来
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