技术
和增设一层二次风对中温分离CFB锅炉进行低氮燃烧改造｡
改造思路:为延长具有较强还原性气氛的富燃料区(密相区)反应区间,抬高下二次风喷嘴装置高度0.5m,并提高二次风风速,以增强下二次风的穿透性和扰动性,提高中心区域的传热强度和燃烧均匀性,减少NOx生成量;同时,将一､二次风量的比例由60∶40调整为50∶50,以强化密相区的还原气氛;新增一层上二次风喷口,形成上､中､下三层二次风,补充氧气并控制炉内燃烧､NOx生成与分解,实现NOx排放质量浓度从180mg/m3左右降低到150mg/m3以下;并且锅炉具有高的热效率,机械不完全燃烧损失q4得到良好的控制｡
改造方案:(1)提高下二次风喷口在水冷壁上的高度0.5m,由原标高7.14m提到7.64m;维持锅炉四周标高9.6m处的风箱及主管道d=600mm､δ=5mm不变;喷口设计空气速度由48m/s提高到54m/s;(2)原上二次风更名为中二次风,喷口标高维持不变,风箱及主管道d=600mm､δ=5mm由原标高12.54m下降至12.04m;中二次风喷口设计空气速度由48m/s提高到54m/s;(3)新增一层上二次风16个风嘴,喷口入口设在水冷壁前､后墙标高12.65m处,左右对称布置,水平安装角度为30°;上二次风箱及主管道d=600mm､δ=5mm设在标高15.3m处,直接水平连接烟道;上二次风风源取自一次风热风母管道(主要考虑现有二次风机不能满足送风要求),上二次风喷口空气设计速度为64m/s,并设置风门挡板､风量流量计等｡
3 低氮燃烧改造效果
2015年2—3月,先后完成了2台中温旋风分离CFB锅炉低氮燃烧改造｡为验证低氮燃烧改造效果,按照DL/T260—2012《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》进行了工业热态试验｡
燃用设计煤种相近的福建无烟煤,其化验分析结果见表3,其粒径分布见表4｡
试验内容､方法､步骤和计算方法见文献｡烟气成分采用布置在除尘器出口烟气分析仪进行测量,并用邻近位置的烟气排放连续自动监测装置进行比对,每5min存储记录一组数据｡
3.1 二次风率β对NOx排放质量浓度的影响
图2描述了保持一次风量和上二次风量基本不变的情况下,二次风率β对NOx排放质量浓度的影响｡
由图2可见:随着二次风率β的增加,NOx排放质量浓度快速下降,但降低速率逐渐减小;但二次风率β超过60%后,NOx排放质量浓度则呈现增加趋势,表现为开口向上的抛物线,拟合公式为式(2),重合度为0.9972｡这表明存在最佳的二次风率β使NOx排放质量浓度最低,这与改造前试验得到的规律是基本一致的｡
与改造前相比,在二次风率β相同的情况下,NOx 排放质量浓度降低30~40mg/m3;最佳的二次风率β由40%~50%后移至45%~60%｡
主要原因有:(1)下二次风喷嘴中心上移0.5m,下二次风口下部的处于较强还原气氛下的富燃料区间(密相区)增加,物料在强还原气氛下停留时间延长,有利于抑制NO生成,且提高了NO还原速率,降低了NOx排放质量浓度;(2)下二次风喷嘴中心上移0.5m,距离布风板的高度由2.44m增至2.94m,距离回料口的高度由1.59m增至2.09m｡该区域物料质量浓度有所降低,同时下二次风喷口设计空气速度由48m/s提高到54m/s,下二次风的穿透射程增大,扰动､混合作用增加,提高了炉膛中心区域的传热强度和氧气浓度,两级燃烧作用明显;(3)本试验是在维持一次风量和上二次风量基本不变､通过增加二次风机变频器开度来增加二次风量调整二次风率β的,而研究证明增加二次风率有抑制燃料氮的转化､减少NOx生成的作用,从而降低NOx排放质量浓度｡
3.2 中二次风率km对NOx排放质量浓度的影响
保持一次风量和上二次风量基本不变､二次风机变频器开度基本不变､二次风率β≈50%的情况下,通过调节下二次风和中二次风挡板开度来改变中二次风率km｡图3描述了中二次风率km对NOx排放质量浓度的影响｡
由图3可见:随着中二次风率km的增加,NOx排放质量浓度呈现先明显下降(km≤30%),再下降速率逐渐减小(30%60%),表现为开口向上的抛物线,拟合公式为式(4),重合度为0.9787｡由此可推断,燃烧福建无烟煤的中温分离CFB锅炉存在有一个最佳的中二次风率km,使NOx排放质量浓度最小,这与改造前试验得到的规律是基本一致的｡根据本试验结果,在过量空气系数λ≈1.2､二次风率β≈50%的情况下,最佳的中二次风率km在45%~60%｡
与改造前相比,在中二次风率km(原上二次风率k)基本相同的情况下,NOx排放质量浓度降低35~45mg/m3;最佳的中二次风率km由55%~65%前移至45%~60%｡
主要原因有:(1)将一､二次风量的比例由60∶40调整为5
