130t/h循環(huán)流化床鍋爐低氮技術(shù)改造及其效果分析

1.2 低氮原理及影響因素

NOx主要來源于人類的活動(dòng)，其中絕大部分來自燃料的，根據(jù)形成機(jī)理，可分為燃料型NOx、熱力型 NOx以及瞬時(shí)型NOx，其中瞬時(shí)型NOx產(chǎn)生的量很少，可忽略不計(jì)。循環(huán)流化床燃煤鍋爐產(chǎn)生的主要是燃料型 NOx，大約占總 NOx的 75% ～ 90% ，其次是熱力型 NOx。燃料型 NOx的生成的反應(yīng)和條件( 如溫度和氧氣)及各種成分的濃度密切相關(guān)。熱力型 NOx 生成的原理如下:

當(dāng)區(qū)域溫度低于 1000℃ 時(shí)，NO的生成量較少，隨著溫度的升高，NOx的生成速度按指數(shù)規(guī)律，當(dāng)溫度足夠高時(shí)熱力型 NOx可達(dá)20% 。因此，溫度對熱力型 NOx 的生成具有性的作用，另外，空氣系數(shù)和煙氣停留時(shí)間對熱力型 NOx的生成也有很大影響。

根據(jù)上述分析，針對循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特性，本次改造從爐膛溫度控制、高溫旋風(fēng)分離器的分離效率，含氧量，床溫控制，分級，布風(fēng)板布置，返料的等方面對4號鍋爐進(jìn)行低氮技術(shù)改造。

1.3 改造內(nèi)容

1.3.1爐膛受熱面

1)兩片水冷屏。在靠近前屛水冷壁處左右各布置一片水冷屏，從前屏水冷壁中部穿進(jìn)爐膛然后向上，從爐膛頂棚管穿出，并從兩根集中下降管分別引出一根下降管連接到水冷屏下集箱，水冷屏下部迎煙氣沖刷2.5米范圍內(nèi)澆注料敷設(shè)，將原來水冷壁上集箱至汽包的 12 根 直徑133 ×6 的聯(lián)絡(luò)管更換成 直徑194 × 10 的管子，其中兩根作為的水冷屏的聯(lián)絡(luò)管。通過爐膛內(nèi)受熱面，運(yùn)行中有利于爐膛溫度， NOx的生成。

2)三片屏式過熱器。由于采用低氮，床溫和含氧量后鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)影響主蒸汽的溫度，甚至?xí)_(dá)不到設(shè)計(jì)的溫度，在靠近前屛水冷壁中間部位均勻布置三片屏式過熱器，過熱器管材質(zhì)為 12Cr1MoVG，規(guī)格為直徑42 × 6，在管屏下部敷設(shè)澆注料。

通過爐膛內(nèi)的受熱面，既能爐膛溫度，NOx的生成，又能保證鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)主蒸汽的溫度。

1.3.2分的改造

1)旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)。將分離器進(jìn)口寬度由原來的 1200mm 縮小到 900mm，通過計(jì)算，這樣煙氣速度可以由原來的 22m/s 到 27m/s，分離器的分離效率，有利于床溫和含氧量。

2)返料的。將原來的返料箱拆除，更換成新型的返料箱，返料箱風(fēng)室隔成三部分，返料風(fēng)分成三路風(fēng)，使返料風(fēng)形成高壓頭小風(fēng)量，返料的可靠性。同時(shí)，將返料口下移并向爐膛中間靠攏，這樣布置有利于返料的均勻性，使布風(fēng)板同一平面處的溫度均勻性，床溫局部過高造成 NOx 生成量高的因素。

3)布風(fēng)裝置的。經(jīng)過床層冷態(tài)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，布風(fēng)板上的床料顆粒度分布不是均勻的，呈現(xiàn)中間細(xì)，四周粗的狀態(tài)，為了保持整個(gè)床面流化風(fēng)保持一致，對布風(fēng)板及風(fēng)帽進(jìn)行了改造，風(fēng)帽的開孔率呈中心部位小，向四周逐漸增大，使鍋爐在運(yùn)行中流暢分布更均勻。

4) 二次風(fēng)的。原來的二次風(fēng)口離布風(fēng)板高度僅有2米左右，造成還原區(qū)濃度不夠，分級不夠明顯，對二次風(fēng)口進(jìn)行了，保留原有的兩個(gè)風(fēng)口，其他的風(fēng)口改到離布風(fēng)板 3.5米高度處，使得分級更加明顯。

5) 煙氣再循環(huán)。為保證低負(fù)荷時(shí)一次風(fēng)氧氣不過量、 NOx 生成量，從引風(fēng)機(jī)出口增設(shè)一根直徑720x8煙氣再循環(huán)管通往一次風(fēng)機(jī)入口，用脫硫除塵后的低氧煙氣代替部分空氣，一次風(fēng)氧含量，在保證床料充分流化的同時(shí)，控制一次風(fēng)氧氣不過量， NOx 生成量。

1.4 水汽的變化

由于了屏式過熱器，汽水的蒸汽流向發(fā)生了變化，原來是汽包→包墻過熱器→低溫過熱器→減溫器→高溫過熱器→集汽集箱，經(jīng)過低氮改造后變成了汽包→包墻過熱器→低溫過熱器→一級減溫器→屏式過熱器→二級減溫器→高溫過熱器→集汽集箱。

2鍋爐運(yùn)行試驗(yàn)

2.1冷態(tài)試驗(yàn)

 

2.1.1布風(fēng)板均勻性試驗(yàn)

在床料充分流化后，迅速關(guān)掉一次風(fēng)機(jī)，床料下落、堆積，觀察床料表面平整，無明顯凹凸，表明布風(fēng)板經(jīng)改造后均勻性良好。

2.1.2冷態(tài)臨界沸騰風(fēng)量的測量

根據(jù)料層與空板的阻力曲線等無法判流化風(fēng)量，通過打開爐門用鉤耙在主床內(nèi)鉤動(dòng)，從手感上感覺沸騰效果，確流化風(fēng)量約為38000m3/h。

2.2運(yùn)行參數(shù)

通過冷態(tài)試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)床料的均勻性了很大的，在不改變一次風(fēng)量的情況下，通過調(diào)節(jié)新增二次風(fēng)口的風(fēng)量，了爐膛空氣分級，了 NOx 生成量; 另外，在低負(fù)荷情況下，通過調(diào)節(jié)煙氣再循環(huán)的引入一次風(fēng)機(jī)的煙氣量，保持爐膛出口的 NOx不會(huì)大大，低氮技術(shù)改造后，床溫、爐膛出口溫度等參數(shù)有了明顯的變化。

3改造后的效果分析

3.1 運(yùn)行參數(shù)

鍋爐經(jīng)低氮改造后出力可達(dá)到150t/h，與原設(shè)出力一致，在30~110%額定負(fù)荷內(nèi)能，并且在較低負(fù)荷時(shí)，主蒸汽溫度能達(dá)到規(guī)定的溫度，改造后運(yùn)行兩年時(shí)間以來，水冷壁管子磨損大大較少。

3.2 NOx排放效果

鍋爐經(jīng)低氮改造后，爐膛出口的NOx生成量比改造前大大。目前，鍋爐經(jīng)過近兩年時(shí)間的運(yùn)行，結(jié)合“SNCR”脫硝工藝進(jìn)行脫硝后，終NOx排放濃度可控制在 50mg /Nm3以下的超低排放要求。

4總結(jié)

 1) 該鍋爐通過鍋爐爐膛內(nèi)受熱面，旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)、返料、布風(fēng)裝置，二次風(fēng)風(fēng)口布置，煙氣再循環(huán)等措施，鍋爐各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到預(yù)期要求，并且以往存在的水冷壁磨損問題了很大的。

2) 低氮改造后，在額定負(fù)荷下，爐膛出口 NOx 排放濃度從 350mg /Nm3降 至 100mg/Nm3以下，效果接近原來的終 NOx排放濃度，優(yōu)于預(yù)期效果;經(jīng)SNCR脫硝后，終排放濃度能達(dá)到 50mg /Nm3以下，運(yùn)行時(shí)甚至能達(dá)到 30mg /Nm3，氨逃逸量控制在 8mg /Nm3以內(nèi)。

3) 針對原來 CO 排放指標(biāo)偏高的現(xiàn)象，通過合理選擇再循環(huán)煙氣量，旋風(fēng)分離器圓柱段補(bǔ)燃噴嘴，從一次熱風(fēng)風(fēng)道接入一次風(fēng)，與高溫?zé)煔饣旌?，使煙氣?CO 燃盡，從而有效的了CO 排放指標(biāo); 另外，通過燃料消耗量與產(chǎn)生的蒸汽量計(jì)算，改造后鍋爐熱效率并未，熱效率與環(huán)保了很好的平衡。

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