浅议600MW机组锅炉低氮燃烧技术改造与性能评价.docx

浅议600MW机组锅炉低氮燃烧技术改造与性能评价【摘要】我厂通过低NOx燃烧器（包含浓淡分离技术）及基于空气再燃技术的SOFA和选择性催化还原法（SCR）进行脱销处理等措施对锅炉燃烧系统进行了技术改造，取得了较好的效果，提高了锅炉效率，降低了NOx排放浓度。【关键词】600MW机组锅炉；低氮燃烧技术；低NOx燃烧器0.前言1.锅炉情况简介锅炉是一种能量转换设备，通过向锅炉中输入各种能量形式，例如电能、化学能、高温烟气等，经过锅炉转化，可以变为带有热能的蒸汽、水或者其它热能载体。从字面就可以看出，锅炉是由锅和炉两个部分组成的。锅炉是工业生产中不可缺少的设备，它主要为工业生产提供所需要的热能、机械能等能源形式。目前比较广泛的是蒸汽锅炉，蒸汽锅炉就是产生蒸汽的锅炉，多用于火电站、工矿企业等。我厂目前使用的锅炉型号为：HG-2080/17.5-YM9，600MW单炉膛、亚临界、一次中间再热、正压直吹、平衡通风、干排渣、π型半露天布置、悬吊结构、控制循环汽包锅炉。主要燃料为褐煤，炉膛燃烧方式为正压直吹四角切圆燃烧。为了响应国家节能减排的号召和相关规定，我厂针对目前锅炉废气排放量较大的缺点，组织人员认真研究，探索节能减排的方式方法，对锅炉进行了技术改造，即通过低NOX燃烧器（包含浓淡分离技术）及基于空气再燃技术的SOFA和选择性催化还原法（SCR）进行脱销处理等措施对锅炉燃烧系统进行了技术改造。2.改造前的锅炉状况2.1燃用煤质和锅炉结构我厂主要使用易燃尽、高水分的褐煤，这种燃煤水分较高、挥发分较高、灰分较低、灰熔点较低。而且我厂锅炉原设计结构尺寸比较大，余量相对充足，炉膛高度和炉膛容积都充分考虑到了褐煤燃烧因素，所以，燃煤燃尽高度可在低氮燃烧改造过程中得到充分利用。2.2燃烧系统我厂锅炉燃烧系统由磨煤机和燃烧器喷口组成。由于由于锅炉设备因素，燃烧褐煤水分偏高，为维持制粉出力，锅炉一次风率一直处于偏高运行，影响了二次风的投运比例以及OFA的风量。造成锅炉形成必要的氧化还原区，减少燃烧生成的NOx被还原的份额，提高了热力型NOx生成量，锅炉容易发生炉膛结焦的情况。2.3锅炉主要辅机运行状况当前锅炉运行期间，一次风机、送风机和引风机运行裕量相对充足，在进行燃烧器改造与选择过程中，可以充分利用风机裕量。3.低氮燃烧技术改造方案我厂通过低NOX燃烧器（包含浓淡分离技术）及基于空气再燃技术的SOFA和选择性催化还原法（SCR）进行脱销处理等措施对锅炉燃烧系统进行了技术改造。3.1采用水平浓淡分离技术我厂采用了燃烧器出口浓缩和燃烧器前浓缩，其中根据燃烧器的设计机理，为了合理地组织煤粉气流的空气动力场，燃烧器出口浓缩采用了V形钝体，燃烧器前浓缩采用了百叶窗浓缩器及高调节比（WR）燃烧器。燃烧系统采用一次风对冲、二次风同心正反切方式，一、二次风呈间隔排列，一次风采用浓淡分离宽调节比（WR）煤粉喷嘴，喷嘴周围布置周界风。从而卷吸高温烟气，起到稳定火焰的作用，有效降低NOx的生成，延长焦碳的燃烧时间[1]。3.2实施空气再燃技术改造再燃技术是一种燃料分级燃烧技术，应用煤粉再燃技术改造后，将整个炉膛燃烧区划分为主燃区、再燃区和燃尽区。其中上两层燃烧器作为再燃燃烧器提供再燃燃料，为保证主燃区和再燃区煤粉在炉膛内充分燃尽，在燃烧器上方新增加三层分离燃尽风喷口，同时，维持合适的二次风喷口风速，改造中同时对原二次风喷口结构进行了优化[2]。3.3使用选择性催化还原法进行脱销处理SCR法烟气脱硝技术脱硝效率高，对锅炉系统影响小，具有较大潜力。我厂对锅炉改造中进行了这方面的改造。首先，安装喷氨装置。其次，进行流场模拟实验，从而计算模型的建立与边界条件的设定。为了便于脱硝系统入口边界条件的设定，将省煤器换热管束出口作为脱硝系统CDF计算的入口，将锅炉空气预热器入口作为脱硝系统CDF计算的出口。第三，设计安装SCR反应器，为了保证烟气在催化剂层的均匀性与入射角度，反应器顶部应设计有烟气整流层；为了防止反应器内部导流板、支撑结构等部件掉落的积灰以及烟道内絮状杂物堵塞催化剂孔道，反应器内应设置碎灰格栅。第四，催化剂选型，我厂催化剂主要为氧化钛基催化剂。4.性能评价采用同相相邻布置的浓淡分离低氮燃烧器，使锅炉具有良好的着火稳然性能，不仅实现了分级燃烧，有效减少了NOx生产量，而且维持了燃烧区域热负荷均匀状态。通过燃烧区域偏置周界风和偏置部分二次风，提高了燃烧器出口风粉射流刚性，降低偏斜程度，同时周界风的设置，可以使靠近水冷壁侧一次风气流煤粉质量浓度降低，O2体积分数增大，从而弱化结焦倾向，有效防止结焦发生[3]。改造中通过设置适当的SOFA喷口标高，使得风从喷口进入炉膛，从而实现了分级燃烧。同时，还能在主燃烧区维持较低的过剩空气系数，形成弱还原性气氛，达到了降低燃料型NOx生产量的