毛岳峰

摘 要：在600MW機(jī)組四角切圓鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，為了降低能耗，需要對(duì)鍋爐進(jìn)行低氮燃燒改造。因此，本文主要利用空氣分級(jí)燃燒技術(shù)對(duì)某600MW四角切圓鍋爐低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了改造，然后對(duì)比了前后NOx的濃度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，經(jīng)過(guò)改造以后的鍋爐NOx的濃度出現(xiàn)了明顯的下降。在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，SOFA風(fēng)量、輔助風(fēng)風(fēng)門開度、二次風(fēng)箱等會(huì)對(duì)600MW四角切圓鍋爐低氮燃燒產(chǎn)生非常明顯的影響。

關(guān)鍵詞：600MW四角切圓鍋爐；低氮燃燒技術(shù)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.005

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，火電廠生產(chǎn)污染問(wèn)題受到了人們的普遍關(guān)注。近些年來(lái)，我國(guó)對(duì)污染物防治工作日益重視，不斷提升污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，要求火電廠要普遍采用脫硫、脫銷和低氮燃燒技術(shù)。但是從目前來(lái)看，我國(guó)四角切圓鍋爐低氮燃燒技術(shù)水平低下，受到生產(chǎn)設(shè)備的影響，增加了實(shí)際改造的難度和成本，很難滿足實(shí)際生產(chǎn)的基本要求。因此，本文主要針對(duì)600MW四角切圓鍋爐低氮燃燒技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析與論述。

1 當(dāng)前低氮燃燒改造分析

某火電廠在投入600MW四角切圓鍋爐以來(lái)，NOx排放濃度偏高，大約為600～650mg/m3。為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，管理人員決定在保證鍋爐安全和不斷降低成本的前提下，對(duì)鍋爐的燃燒器進(jìn)行全面改造，實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：第一，鍋爐原有的生產(chǎn)參數(shù)要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)值。第二，過(guò)熱器減溫水量不能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的150%。第三，在600MW負(fù)荷的條件下，出口氧體積分?jǐn)?shù)確定的前提下，NOx排放質(zhì)量濃度要≤400mg/m3，產(chǎn)生的飛灰碳量不能超過(guò)3%。第四，要保持原有燃煤的適應(yīng)性。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，切向燃燒機(jī)組采用燃盡風(fēng)具有明顯的低氮效果。隨著分級(jí)燃燒技術(shù)水平不斷提升，操作人員可以在爐膛四周布置燃盡風(fēng)，保證不同部分的獨(dú)立，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)由于總?cè)急M風(fēng)風(fēng)量等控制，可以實(shí)現(xiàn)與煙氣的混合，降低污染物質(zhì)的排放。

經(jīng)過(guò)鍋爐改造以后，可以水平、上下擺動(dòng)的高位燃盡風(fēng)，在上層燃燒器一次風(fēng)噴嘴的4角增設(shè)4層高位燃盡風(fēng)噴嘴，共計(jì)16個(gè)。高位燃盡風(fēng)燃燒器的高度大約2.6米，在每個(gè)噴嘴上都設(shè)置有擺動(dòng)連桿，操作人員通過(guò)手動(dòng)搖臂裝置可以進(jìn)行上下擺動(dòng)和水平擺動(dòng)。在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，利用噴嘴的擺動(dòng)，可以調(diào)節(jié)內(nèi)部的再熱氣溫，有效降低飛灰含碳量，進(jìn)一步提升燃燒率。在每個(gè)相鄰2層煤粉噴嘴之間布置輔助風(fēng)噴嘴，可以修改原有噴嘴的流通面積。

2 改造前后比較分析

根據(jù)鍋爐改造后的數(shù)據(jù)，負(fù)荷大于350MW的鍋爐Box排放質(zhì)量濃度低于350mg/m3。機(jī)組負(fù)荷在低于350MW時(shí)，鍋爐350MW的濃度會(huì)超過(guò)400mg/m3。主要由于在機(jī)組負(fù)荷比較低的情況下，為了保證二次封箱與爐膛差壓值不會(huì)太低，需要減少高位燃盡風(fēng)。在二次封箱與爐膛差壓值比較低的情況下，噴嘴風(fēng)速就會(huì)不斷降低，剛性降低，不能保證高位燃盡風(fēng)穿透整個(gè)爐膛。在機(jī)組負(fù)荷為450MW時(shí)，經(jīng)過(guò)改造以后的鍋爐NOx呈現(xiàn)出了大幅下降的趨勢(shì)，下降幅度大約為290mg/m3。主要因磨煤機(jī)改造以后，由原來(lái)的5臺(tái)減少為4臺(tái)，降低了一次風(fēng)率，增加了二次風(fēng)率，降低了實(shí)際產(chǎn)生的能耗。并且在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，采用了高位燃盡風(fēng)分級(jí)送風(fēng)技術(shù)。

在機(jī)組為600MW負(fù)荷的前提下，鍋爐NOx排放濃度的大約為310mg/m3，在同等磨煤機(jī)運(yùn)行情況下，經(jīng)過(guò)改造后的濃度下降了194mg/m3。

3 改造后運(yùn)行調(diào)整分析

第一，高位燃盡風(fēng)風(fēng)門開度分析。根據(jù)當(dāng)氧化物形成原理，還原性氣氛的強(qiáng)烈高低和范圍對(duì)NOx排放濃度產(chǎn)生非常明顯的影響。因此，高位燃盡風(fēng)風(fēng)量越大，在燃燒區(qū)域內(nèi)部還原性就會(huì)越強(qiáng)，相應(yīng)的排放濃度就會(huì)越低。通過(guò)開大高位燃盡風(fēng)風(fēng)門，就會(huì)增加燃盡風(fēng)的風(fēng)量，能夠明顯的降低NOx排放濃度。在增加水平反切風(fēng)門的開度，就會(huì)增加反切風(fēng)量，就會(huì)降低爐膛口旋轉(zhuǎn)的殘余風(fēng)量，有效減少低溫過(guò)熱器進(jìn)口兩側(cè)煙溫溫差。在高位燃盡風(fēng)風(fēng)門不斷擴(kuò)大的前提下，就會(huì)降低主燃燒器區(qū)域的過(guò)量空氣系數(shù)，推遲煤粉燃燒時(shí)間，導(dǎo)致爐膛火焰上升，增加過(guò)熱器減溫水流。根據(jù)試驗(yàn)對(duì)比的結(jié)果，隨著高位燃盡風(fēng)的增加，主燃燒器中的空氣量就會(huì)減少，加劇這一區(qū)域內(nèi)的缺氧程度，增加煤粉的不完全燃燒率。但是爐膛上部補(bǔ)充的高位燃盡風(fēng)氣不能彌補(bǔ)由于缺氧導(dǎo)致的燃燒損失，主要由于高位燃盡風(fēng)風(fēng)量增加導(dǎo)致飛灰含碳量上升導(dǎo)致的。

第二，輔助風(fēng)門開度分析。隨著輔助風(fēng)門不斷開大，降低了內(nèi)部爐膛的差異，降低了高位燃盡風(fēng)量，增加NOx排放濃度。在機(jī)組負(fù)荷400MW和4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，需要燃燒器擺角水平，在高位燃盡風(fēng)量開2層的情況下，輔助風(fēng)門開度開大到50%，鍋爐中NOx排放濃度增加了60mg/m3左右。

在機(jī)組負(fù)荷為580MW和4臺(tái)磨煤機(jī)正常運(yùn)行的情況下，輔助風(fēng)風(fēng)門開度不斷減小的前提下，二次封箱與爐膛差壓提升，高位燃盡風(fēng)風(fēng)量就會(huì)不斷增加，有利于降低NOx排放濃度。二次風(fēng)箱與爐膛內(nèi)的壓差就會(huì)提高到0.86kPa。鍋爐的NOx排放質(zhì)量濃度下降量為30mg/m3。在這種情況下，過(guò)熱器減溫水量就會(huì)不斷增加，從87t/h增加到94t/h。

第四，燃燒器擺角。操作人員在上擺燃燒器擺角以后，爐膛內(nèi)部火焰就會(huì)上移，就會(huì)增加爐的NOx排放質(zhì)量濃度。在機(jī)組負(fù)荷為600MW的情況下，燃燒器擺角會(huì)對(duì)低溫過(guò)熱器的煙溫偏差產(chǎn)生一定的影響。在燃燒器擺角進(jìn)行水平上擺時(shí)，就會(huì)增加低溫過(guò)熱器的進(jìn)口煙溫。在第4層高位燃盡風(fēng)風(fēng)門開度為50%時(shí)，低溫過(guò)熱器進(jìn)口的眼溫差從擺角為水平0°時(shí)的147.8℃增大到擺角為3°時(shí)的167℃，由此可知，具有明顯的差距。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的情況，燃燒器擺角對(duì)過(guò)熱器減溫水流胡產(chǎn)生影響，在燃燒器擺角上擺過(guò)程中，過(guò)熱器減溫水流就會(huì)相應(yīng)的增加，呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)。

綜上所述，經(jīng)過(guò)低NOx燃燒改造后，高位燃盡風(fēng)的風(fēng)量會(huì)對(duì)NOx排放量產(chǎn)生十分明顯的影響。隨著高位燃盡風(fēng)的風(fēng)量的不斷增加，就會(huì)減少NOx排放量，減少低溫過(guò)熱器兩側(cè)的煙溫溫差，而過(guò)熱器減溫水水量就會(huì)增加。二次風(fēng)箱和爐膛內(nèi)部差壓對(duì)NOx排放量也會(huì)產(chǎn)生非常明顯的影響，在降低風(fēng)機(jī)組負(fù)荷以后，通過(guò)控制二次風(fēng)箱和爐膛內(nèi)部差壓也可以減少NOx排放量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

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