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循环流化床锅炉低NOx燃烧的环保转化

作者: 时间:2021-05-28 21:01:21 点击:

频道:大气治理关键字:氮氧化物空气污染物SNCR

Polaris大气网络新闻:从2014年7月1日开始,循环流化床锅炉的氮氧化物排放已按照“火力发电厂空气污染物排放标准”(GB 13223-201 1))实施。 )循环流化床排放限值NOₓ

目前,已经有一些关于循环流化床运行的优化和改造的研究,其中大部分是燃烧和空气分配的控制。尽管有一定效果,但对现场操作员的操作要求很高,不能保证长期稳定的合规性。排放。本研究以循环流化床锅炉改造为例,提出了一种有效减少NO 3的思路,即通过改进二次风,水冷网,对CFB锅炉炉膛中低NO 3燃烧技术进行综合改造的方案。 ,过热器和物料返回系统,空气分配板,通风柜,给煤器的优化,以及使用烟气再循环,SNCR和其他烟气脱硝技术,可大大降低NOₓ排放浓度。采用该方案后,炉膛出口的NO 3排放浓度不应高于50 mg / m 3。考虑到暂时没有对NO 3的超低排放需求,对于对NO 3浓度没有超低排放改性要求的锅炉,可以不考虑增加SNCR反硝化装置。只需改造炉内燃烧,NOₓ排放浓度小于150 mg / m3。

1实施计划

1. 1项目概述

某厂的锅炉型号为YG-75 / 3. 82-M1,蒸发量为75 t / h。由济南锅炉厂制造;该厂采用自然循环,中温中压双旋风分离锅炉的循环流化床。这三个锅炉全部布置在室内,具有钢结构,并采用由旋风分离器组成的循环燃烧系统。该炉是膜式水冷壁结构。过热器分为二次过热和二次过热。中间有一个喷水减温器,尾部设置了一个三级节能器和一个一、二次空气预热器。进入炉内的煤主要包括HSZ-50环锤式破碎机和KBC型细颗粒破碎机。进入工厂的煤由环锤式破碎机破碎,然后送到细颗粒破碎机进行粉碎,合格的煤被送到锅炉炉中。测试了锅炉的污染物排放,在64 t / h和34 t / h的运行条件下,锅炉的NO 3排放浓度分别为596 mg / m 3和516 mg / m 3。锅炉的NOₓ排放浓度过高,主要问题如下。

1)锅炉炉膛出口的原始NOₓ排放浓度较高,可达500〜600 mg / m3。

2)煤输送带仅设计有煤破碎系统,而没有合格的筛分系统,这会使进入炉内的煤颗粒变厚,不能满足“三筛二破碎”的基本要求。

3)锅炉无法达到额定设计输出。在实际运行中,锅炉的最大产量仅为60〜62 t / h。

4)锅炉运行过程中床层温度高,仅在60〜62 t / h的产量下达到950℃,导致NOₓ和SO2超过标准。

1. 2处理流程

CFB锅炉炉的低NOₓ燃烧改造的总体技术计划是:二次空气系统改造,附加的水冷网,过热器优化,回风系统的局部优化,空气分配板和罩的整体改进,进料和煤质的优化烟道结构的优化,烟气的再循环以及SNCR烟气的脱氮改造,可以大大降低NOₓ的排放浓度。

1. 3设计参数和改进方案

1. 3. 1低氮燃烧技术改造计划

1)二次空气喷嘴重建计划。 CFB燃烧产生的NO 3成分基本上来源于燃料氮的产生,通常称为燃料基NO 3。但是,由不均匀的氧含量引起的局部富氧燃烧将导致热NO 3急剧增加,并且高床温操作也将大大促进NO 3的产生。二次空气转化后,实现了沿炉膛空间的分级燃烧循环流化床锅炉燃烧,控制炉膛内温度场相对均匀,消除了高温峰,削弱了富氧区以减少炉子中的热NO 3。由于分段燃烧的独特流场结构,可以解决炉膛中心缺氧的问题。在炉膛中,制造适合还原反应的最佳温度区和合适的氧分布循环流化床锅炉燃烧,在下部炉膛内部的强还原区中,含硫物质可在烃的催化作用下分解为H2S,这是与烟道气中的气体结合。 CaO反应生成CaS,CaS可以更稳定地存在于炉渣中,从而提高了炉内的脱硫效率。

锅炉有21个原始二次风喷嘴,前壁分三层,上,中,下层各为2个二次风喷嘴,共6个二次风喷嘴。后壁分为三层,上层在中层和下层各有1个二次空气喷嘴,总共3个二次空气喷嘴。左右壁上的二次风嘴也分三层,上,中,下层各有2个二次风嘴,共12个。二次风口的布置极为不合理。

二次风出口的原始设计风速约为80 m / s,二次风速度明显更高。较高的二次空气速度将不可避免地导致二次空气出口的静压下降,这不利于二次空气的渗透。锅炉原来的前壁,中层和下层的二次空气喷嘴距空气分配板的高度为2. 56 7、 1. 76 7、 1. 067 m;在左右壁上,中间和下侧。空气分配板中辅助空气喷嘴的高度为2. 56 7、 1. 76 7、 1. 067 m;原始设计浇注层拐点前后壁上的二次空气喷嘴之间的距离为1. 683 m,二次空气喷嘴的布置不合理,必须重新布置。

根据锅炉的实际情况,本次改造是基于现有煤质核算的实际二次风布置方案,重新安排二次风出口的位置,调整入射角和高度,并在此基础上进行的。合理的空气分配和分级燃烧,大大提高了二次空气的渗透率,解决了炉膛中心严重缺氧的问题,提高了燃料的燃尽效果和脱硫反应效率,实现了低氮在均匀温度下燃烧。辅助空气喷嘴分为2层,数量从8个增加到12-15个。上部和下部二次空气喷嘴以对称布置或交叉平行布置布置。为了确保二次空气具有足够的渗透动量,在喷嘴的前部设置一个直管段,该直管段的直径大于管径的5倍。重新优化了原始的二次空气系统管道,改造后的二次空气喷嘴的相对位置图如图1所示。通过二次空气喷嘴的三维分类和水平优化组合,从仿真理论计算可以看出,温度场分布的不均匀性从2 1. 35%降低到5. 41%,并且床温偏差从140℃降低到70℃,氧浓度的不均匀性从6 7. 48%降低到1 4. 31%,从根本上解决了温度场不均匀和温度不均匀的问题。炉内的氧气分布。

2)增加了烟气再循环。烟气再循环技术的核心是利用烟气的低O2特性将烟气注入炉内合适的位置,这相当于降低一次风量,并促进材料的还原性初始燃烧在密相区,可以有效降低床温。烟气再循环结合二次空气分级,可以有效地实现炉内物料流化的合理构造,达到深度还原和氮还原的目的。

锅炉的一次风量占总风量的60%,二次风量占总风量的40%。一次风量比较大。在炉子出口有一定氧气量的条件下,该改造计划在不减少一次风量的前提下,减少一次空气中的氧气份额,增加二次空气的总量,并确保炉膛的正常流态化。床材料。密相区氧气含量的减少抑制了密相区的燃烧强度,而二次空气喷嘴分层排列以增加密相区的还原气氛并抑制NO 3的形成。

根据锅炉的原始设计参数,实际运行条件和煤质条件,确定烟气再循环改造方案,包括烟气再循环管,手动风量调节门,DCS控制,变频控制,烟气增压风扇等。再循环烟气的采样点是引风机的出口烟气。烟气的入口点是一级风机的入口,在烟气入口和出口处分别加装烟气截止阀,烟气再循环率控制在10%〜20%。炉内NO 3排放浓度可降低15%〜25%。当使用更高的烟气再循环率时,燃烧将变得不稳定,并且不完全燃烧的热损失将增加。图2是烟气再循环系统的示意图。

1. 3. 2受热面修改计划

锅炉低氮燃烧技术改造是一项系统工程。这不仅是简单的炉膛燃烧技术改造,而且还必须充分考虑炉膛和锅炉的有机结合,以实现真正的低床温和低氮效果。根据CFB锅炉的情况,此转换必须考虑受热面的转换,增加水冷网以提高锅炉的蒸发能力和炉膛整体温度平衡,并结合烟气再循环和二次风的合理布局以达到最佳床温。在低负荷床温度不低,高负荷床温度不过度的情况下,实现理想的低氮燃烧能力提高效果。重整受热面后,锅炉的蒸发量可以提高3至8吨/小时。