火電燃用劣質(zhì)煤鍋爐低氮燃燒的優(yōu)化調(diào)整

火電廠燃用劣質(zhì)煤鍋爐低氮燃燒的優(yōu)化調(diào)整【摘要】：闡述了XXX電廠4號爐低NOx燃燒器改造后在運行上的調(diào)整帶來了一定的難度和困難，介紹了經(jīng)過一段時間的現(xiàn)場調(diào)整、試驗和摸索，總結(jié)出了降低NOx的同時又控制住了鍋爐的飛灰含碳量，有效的解決了XXX電廠劣質(zhì)煤燃燒中降低NOx但無法控制鍋爐的飛灰含碳量的問題?！娟P(guān)鍵詞】劣質(zhì)煤低NOx燃燒調(diào)整前言隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保壓力的與日俱增,燃煤電廠的NOx排放越來越受到重視,其與電廠的節(jié)能降耗也密切相關(guān)。所以降低鍋爐NOx的生成就變的至關(guān)重要。本文主要介紹了XXX電廠#4機經(jīng)過低氮燃燒器改造后無法保證即能降低NOx的生成又可以控制飛灰含碳量，本文主要介紹了經(jīng)過低氮燃燒的優(yōu)化調(diào)整降低了NOx的生成，并保證了機組的經(jīng)濟性。1、鍋爐規(guī)范、改造后的低氮燃燒系統(tǒng)及劣質(zhì)煤特性XXX電廠#4機組，鍋爐為SG－1025/17.44－M860型鍋爐。上海鍋爐制造的亞臨界、一次中間再熱、中間儲倉式、自然循環(huán)汽包爐鍋爐布置型式為單爐膛П型、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、固態(tài)機械排渣、全鋼架、懸吊式、露天布置。煤粉燃燒器共有6層（24臺給粉機），燃用納雍無煙煤。改造后的低氮燃燒系統(tǒng)：原燃燒系統(tǒng)共布置有16層風(fēng)室，其中包括6層一次風(fēng)、3層大油槍二次風(fēng)、4層輔助二次風(fēng)、2層三次風(fēng)、1層頂部燃盡風(fēng)（OFA）。燃燒器的一、二、三次風(fēng)噴嘴呈間隔排列，從下至上依次為2-1-1-2-1-2-1-2-1-2-1-2-2-3-3-2。改造后在距離最上層一次風(fēng)燃燒器中心線約6m位置處布置3層剛性預(yù)置反切10°的SOFA分離式燃盡風(fēng)，增加大空間垂直分離的SOFA燃燒裝置，保留原主燃燒器的OFA及其它二次風(fēng)門設(shè)計。將原設(shè)計的一次風(fēng)煤粉燃燒器全部更換為帶對置丘體高效水平濃淡煤粉燃燒器。劣質(zhì)煤的特點：水份高，灰份大，發(fā)熱量低，揮發(fā)份低，著火點高等。2、低氮燃燒的基本原理氮氧化物NOx是燃煤電廠的煙氣排放的三大有害物（SO2,NOx及總懸浮顆粒物TSP)之一，從污染的角度考慮氮氧化物主要是NO和NO2，統(tǒng)稱為NOx。氮氧化物與空氣中的水結(jié)合最終會轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，硝酸是酸雨的成因之一；它與其他污染物在一定條件下能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧污染。2.1氮氧化物的生成與溫度有密切的關(guān)系，一般火焰溫度越高，氮氧化物的生成越多，反之亦然。低氮燃燒器把一次風(fēng)分成濃淡兩股，濃相在內(nèi)，更靠近火焰中心；淡相在外，貼近水冷壁。濃相在內(nèi)著火時，火焰溫度相對較高，但是氧氣比相對較少，故生成的氮氧化物的幾率相對減少；淡相在外，氧氣比相對較大，但由于距火焰高溫區(qū)域較遠，溫度相對較低，故氮氧化物的生成也不會很多。根據(jù)氮氧化合物生成機理，影響氮氧化合物生成量的因素主要有火焰溫度、燃燒器區(qū)段氧濃度、燃燒產(chǎn)物在高溫區(qū)停留時間和煤的特性，而降低氮氧化合物生成量的途徑主要有兩個方面：降低火焰溫度，防止局部高溫；降低過量空氣系數(shù)和氧濃度，使煤粉在缺氧的條件下燃燒。2.2空氣分級燃燒基本原理是將燃料的燃燒過程分階段完成。在第一階段，將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?0－75%（相當于理論空氣量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。此時第一級燃燒區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)α＜1，因而降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平。因此，不但延遲了燃燒過程，而且在還原性氣氛中降低了生成NOx的反應(yīng)率，抑制了NOx在這一燃燒中的生成量。在主燃燒區(qū)與燃燼區(qū)設(shè)置NOx還原區(qū)，這樣能夠降低主燃燒區(qū)的NOx生成量，使揮發(fā)份氮轉(zhuǎn)化為大量含氮基元，在還原區(qū)充分還原已生成的NOx。為了完成全部燃燒過程，完全燃燒所需的其余空氣則通過布置在主燃燒器上方的專門燃燼風(fēng)噴口SOFA（overfireair）――稱為火上風(fēng)噴口送入爐膛，與第一級燃燒區(qū)在貧氧燃燒條件下所產(chǎn)生的煙氣混合，在α＞1的條件下完成全部燃燒過程。所以整個燃燒過程所需空氣是分兩級供入爐內(nèi)。3、理論上低氮燃燒調(diào)整在實際運行中存在的問題3.1飛灰含碳量大幅度升高，XXX電廠#4爐采用主燃燒區(qū)缺氧燃燒，其余的風(fēng)量全部為燃燼風(fēng)，這樣可以降低鍋爐出口的NOx排放至600mg/m3（6%氧量折算值），但鍋爐飛灰含碳量大幅上升比原來的配風(fēng)方式高出4%左右，影響力機組的經(jīng)濟性。原因分析一是因為XXX電廠#4爐燃用的煤種為灰份大，發(fā)熱量低，揮發(fā)份低的劣質(zhì)煤，揮發(fā)份低使煤粉的著火點提高，若主燃燒區(qū)缺氧燃燒使煤粉在主燃燒區(qū)停留的時間大大的縮短了，灰份大的煤粉很難在短時間內(nèi)進行激烈的化學(xué)反應(yīng)，在主燃燒區(qū)就有大量未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的燃料進入燃燼區(qū)，而燃燼區(qū)在爐膛的頂部，燃料在燃燼區(qū)的燃燒時間也較短，所以不完成燃燒大大的增加了，造成了飛灰含碳量升高。二是因為燃燼風(fēng)的大量增加，使二次風(fēng)箱差壓降低，使二次風(fēng)的剛性減弱，不能有效的在燃燒中起到風(fēng)包粉的狀態(tài)，使煤粉不能完成燃燒。3.2主汽壓力、主汽溫度大幅波動，由于燃燒的均勻性較差，同樣的燃料進入爐膛釋放出不一樣的熱量就造成了主汽壓力、主汽溫度的大幅波動，給運行的調(diào)整帶來了很大的困難。3.3燃燒不穩(wěn)，由于主燃燒區(qū)的缺氧燃燒，造成了爐膛的溫度降低，特別在低負荷的情況下就會出現(xiàn)火檢閃爍，燃燒不穩(wěn)的狀況。4、低氮燃燒的優(yōu)化調(diào)整風(fēng)案XXX電廠#4爐根據(jù)自身的入爐煤的煤種情況，并針對理論低氮燃燒調(diào)整所出現(xiàn)的問題進行綜合分析，通過實驗調(diào)整，總結(jié)出來一套低氮燃燒的優(yōu)化調(diào)整分案。4.1保證煤粉細度在5%以下。4.2配風(fēng)方式的優(yōu)化調(diào)整（如下表）:風(fēng)門150MW-200MW200MW---240MW240MW---270MW270MW----300MWAA60-80%80-100%100.0%100.0%A0.0%0.0%0.0%0.0%B0.0%0.0%0.0%0.0%BC30-40%40.0%40.0%40.0%C30.0%40.0%40.0%40.0%CD30.0%30.0%30.0%40.0%D20.0%20.0%30.0%30.0%DE20.0%20.0%20.0%20-30%E0.0%0.0%0.0%0.0%EF0-10%10.0%10-20%10-20%F0.0%0.0%0.0%0.0%FF10.0%10.0%10%10-20%FF20.0%0.0%0.0%0.0%OFA20-30%0.0%0.0%0.0%SOFA(A)0.0%50-100%100.0%100.0%SOFA(B)0.0%0.0%50-100%100.0%SOFA(C)0.0%0.0%0.0%50-100%從上表可以看出適當?shù)脑黾恿酥魅紵齾^(qū)的風(fēng)量，減少了燃燼區(qū)的風(fēng)量，同時提高了二次風(fēng)箱差壓來提高二次風(fēng)的擾動強度；XXX電廠#4爐根據(jù)入爐煤情況優(yōu)化調(diào)整采用這種配風(fēng)方式，一可以保證在低負荷的燃燒穩(wěn)定和鍋爐的抗擾動能力，二是可以有效的降低鍋爐出口的NOx濃度，三可以保證了鍋爐的經(jīng)濟性。4.3底部三層的給粉機轉(zhuǎn)速維持原來的最低轉(zhuǎn)速不變，以穩(wěn)定燃燒；控制D、E、F層的轉(zhuǎn)速不低于450r/min(給粉機發(fā)生沖粉的除外)，加、減負荷穩(wěn)定后，調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速，停運轉(zhuǎn)速低的給粉機，增加運行給粉機的轉(zhuǎn)速。這樣可以增加煤粉的濃度，控制鍋爐出口的NOx濃度。4.4為控制飛灰含碳量和防止結(jié)焦氧量最低不小于3%。XXX電廠#4爐通過以上的低氮燃燒的優(yōu)化調(diào)整分案后，負荷在150MW--220MW之間的出口NOx濃度為550mg/m3--700mg/m3（6%氧量折算值），飛灰含碳量控制在了4.5%左右；負荷在220MW--260MW之間的出口NOx濃度為700mg/m3--850mg/m3（6%氧量折算值），飛灰含碳量控制在了5.5%左右；負荷在260MW--300MW之間的出口NOx濃度為600mg/m3--700mg/m3（6%氧量折算值），飛灰含碳量控制在了6.5%左右。對于燃用低揮發(fā)份，發(fā)熱量低，灰份高的煤種來講，在控制