火电厂锅炉粉煤灰再利用改造.pdf
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1、2023.7 下 EPEM 231节能减排Energy Saving火电厂锅炉粉煤灰再利用改造辽宁能源产业集团铁能公司热电厂 刘铁钢摘要:本文根据中华人民共和国国家标准GB/1532164电厂粉煤灰渣排放与综合利用技术通则的相关要求,对某火电厂锅炉粉煤灰的再利用进行技术改造。科学地采用低氮式燃烧器来降低炉膛出口NOx含量,燃烧方式为四角布置,切圆燃烧,燃烧器为水平浓淡式燃烧装置,燃烧器喷口按二二一 二一 二布置,从而达到国家环保要求,火电厂锅炉粉煤灰也由原来的全部湿式处理,变成大部分干式分选回收再利用。关键词:火电厂;锅炉粉煤灰;低氮燃烧;再利用;技术改造为减少大气污染,低氮燃烧技术被火电厂普
2、遍采用。火电厂在低氮燃烧方式下,由于低氮燃烧的特性,会造成大量不完全燃烧的可燃物随同粉煤灰一起排出,致使粉煤灰的含碳量居高不下。粉煤灰成分占比中不完全燃烧的可燃物增多,无法达到制作混凝土和灰砖等硅酸盐建筑制品的技术指标,粉煤灰不能回收再利用。火电厂低氮燃烧产生的粉煤灰中的未燃碳是有害成分,燃烧失量越大、含碳量越高,混凝土的需水量就越大,从而导致水胶比提高,严重影响了粉煤灰效用的充分发挥,同时粉煤灰烧失量过高会严重影响对混凝土中含气量的控制。1 改造背景本文根据中华人民共和国国家标准 GB/1532164电厂粉煤灰渣排放与综合利用技术通则的相关要求,对某火电厂锅炉粉煤灰的再利用进行了技术改造。通
3、过采取调整煤粉细度,增加过量空气系数,利用三次风建立富燃区,提高检修质量,按时巡检防止漏风,勤看火打焦,提高受热面光洁度,合理利用周界风,做好空气动力场试验,调节干灰分选装置等多种方法减少不完全燃烧情况发生,控制粉煤灰颗粒大小,以及粉煤灰含碳量,最终达到再利用的标准。锅炉低氮燃烧就是使一部分燃料作过浓燃烧,然后另一部分燃料作过淡燃烧,但整体上空气量保持不变。由于两部分都在偏离化学当量比下燃烧,因而 NOx 较低,这种燃烧又称为偏离燃烧或者是非化学当量燃烧。低氮燃烧是通过分级燃烧,来控制因燃料燃烧产生的氮氧化物生成量(NOx)。低氮燃烧原理是将锅炉燃烧室划分为三个燃烧工况区,即主燃烧区和再燃烧区
4、(NOx 还原区),燃尽区。其中,约80%85%的燃料送入主燃区,过量空气系数=0.91.0燃料在主燃区燃烧生成 NOx;15%20%的燃料送入再燃区,再燃区过量空气系数小于=0.80.9,具有较强的还原性气氛,在主燃区生成的 NOx 被还原;再燃区不仅能够还原已经生成的 NOx,而且还抑制了新的 NOx 生成;在燃尽区供给一定量的空气(称为燃尽风),过量空气系数=1.167,保证从再燃区出来的未完全燃烧产物燃尽。火电厂煤粉锅炉经过改造,科学地采用低氮式燃烧器来降低炉膛出口 NOx 含量,燃烧方式为四角布置,切圆燃烧,燃烧器为水平浓淡式燃烧装置,燃烧器喷口按二二一二一二布置,从而达到国家环保要
5、求。随着技术革新,火电厂锅炉粉煤灰也由原来的全部湿式处理,变成大部分干式分选回收再利用,做成混凝土和灰砖等硅酸盐建筑制品。但干式回收的粉煤灰必须达到再利用的标准,才能使用,即必须符合 GB/1532164电厂粉煤灰渣排放与综合利用技术通则的相关要求。但该难题也正是困扰火电厂锅炉燃烧调整多年的症结。经过多年从业研究和实际验证,发现虽然不能彻底解决粉煤灰中未燃烧物的含量和含碳量居高不下的问题,但是232 EPEM 2023.7 下节能减排Energy Saving可通过一些技术手段进行相应调整,以达到一种平衡,做到最大限度满足粉煤灰再利用标准。以下是采取有效调整的几种途径。2 改造内容2.1 调整
6、粗粉分离器火电厂中的粗粉分离器是利用重力分离、惯性分离和离心力分离等几种分离原理共同完成分离工作的。在分离器工作时,煤粉随气流前进,由于气流多次改变方向,造成煤粉在惯性作用下撞击分离器内壁,而进行分离。球磨机磨制出的煤粉实际上是粗细不等的,煤粉过粗显然不易燃烧完全,造成大量未燃尽物产生,故在球磨机后都装有粗粉分离器。其作用是把不合格的粗煤粉分离出来,送回球磨机继续磨细,此外其还可以通过分离器调节装置来调节煤粉细度,折向挡板开度变小,煤粉气流的旋转强度增大,分离出的粗粉增多,气流带走的煤粉变细;反之,分离器出口的煤粉变粗。锥帽提高,煤粉在离心力和惯性作用下,更多相对粗的煤粉掉落回内锥体,更细的煤
7、粉被抽出,气流带走的煤粉变细;反之,分离器出口的煤粉变更粗。锅炉运行人员在控制制粉系统运行时,可关小粗粉分离器的挡板,或者将锥帽提高使煤粉细度变小,这样的煤粉进入炉膛后,容易燃烧,容易燃烬。2.2 增加过剩空气系数在锅炉燃烧调整时,根据不同煤种的运行工况可适当加大风机吹风量,增加相对过剩空气系数,在保证主汽温度符合汽轮机蒸汽品质和温度要求的前提下,在合理范围内波动,使参与煤粉燃烧的氧量更加充足,从而使锅炉内的燃料燃烬率提高。2.3 利用三次风建立富燃区粉煤灰的含碳量与燃烧技术关系密切。为解决既能降低炉膛出口 NOx 的含量,符合环保要求,又达到完全燃烧煤粉,降低飞灰含碳量,在炉膛大小符合设计要
8、求的前提下,应该在现有锅炉内部的燃尽区上方再增设富燃区。富燃区使用制粉系统的三次风进行混合燃烧。三次风作为再燃燃料的可能性较大,因为制粉系统三次风煤粉含量是总粉量的10%15%左右,而且三次风煤粉粒度比一次风煤粉粒度明显要小,容易着火,容易燃烬,比较符合再燃燃料的要求。富燃区的三次风和燃尽区过来的未完全燃烧的可燃物充分混合,生成大量的 CH 基团,这些基团和燃尽区生成的 NOx 发生反应,最终生成 N2,使未完全燃烧物和 NOx 排放量陡然降低,起到主要作用。值得注意的是,三次风是从制粉系统乏气再循环管上接引出来的。制粉系统的启停,需要调整风门,三次风的风压会发生变化。同时,当制粉系统检修作业
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