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        褐煤超臨界鍋爐NOX 排放特性

        2019-08-21 08:24:38楊凱
        中小企業(yè)管理與科技 2019年20期
        關(guān)鍵詞:燃用褐煤氧量

        楊凱

        (東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司,成都611731)

        1 鍋爐簡介

        1.1 概述

        該工程為超臨界參數(shù)燃煤汽輪發(fā)電機組,鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流爐、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π 型鍋爐。鍋爐型號為DG2077.9/25.4-Ⅱ12 型[1]。

        1.2 鍋爐的主要設(shè)計參數(shù)

        表1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)

        1.3 燃燒設(shè)備

        1.3.1 制粉系統(tǒng)

        采用中速磨煤機冷一次風直吹式制粉系統(tǒng),配6 臺磨煤機,五運一備。煤粉細度:磨煤機出口煤粉細度為R90=35%。

        1.3.2 煤粉燃燒器及布置

        煤粉燃燒器采用OPCC 低氮燃燒器,采用前后墻對沖燃燒的方式。36 只燃燒器分三層布置在爐膛前后墻上,使沿爐膛寬度方向熱負荷及煙氣溫度分布更均勻。燃燒器上部布置燃盡風(OFA)風口,16 只燃盡風風口分別布置在前后墻上。

        2 鍋爐燃料特性分析

        鍋爐設(shè)計燃料為印度尼西亞當?shù)氐暮置骸S《饶嵛鱽喌暮置撼司哂懈咚?、高揮發(fā)分的特點外,其灰分也特別低?;曳滞ǔT?%~8%。鍋爐實際燃煤和設(shè)計燃煤的燃料特性見表2。

        表2 實際燃煤和設(shè)計煤燃料特性

        表中三個煤樣為鍋爐實際燃煤。煤樣1 全水分最高,低位熱值最低。煤樣3 是摻燒了煤矸石的混煤,其灰分最高,水分最低,熱值也與設(shè)計煤接近,NOX的基礎(chǔ)排放值偏高。

        3 NOX 排放特性研究

        影響鍋爐NOX排放值的因素很多,除了煤質(zhì)自身的因素外,運行方式對鍋爐的NOX排放影響也非常大。如運行時氧量控制、磨煤機投運數(shù)量、燃盡風量等因素。只有在正確的方式下運行,才能得到較高的鍋爐熱效率及較低的NOX排放值。

        3.1 煤質(zhì)對NOX 排放值的影響

        該超臨界燃煤鍋爐設(shè)計燃煤為印度尼西亞褐煤,NOX排放值總體偏低。在不同時期燃用表2 中所列的煤質(zhì),受到水分、揮發(fā)分變化的影響,NOX排放值還是有一定的差別。

        在運行條件基本一致的情況下,煤質(zhì)全水分高,鍋爐NOX排放值低。主要是由于全水分越高,爐膛內(nèi)溫度越低,熱力型NOX減少。

        在鍋爐燃用煤樣1 期間,鍋爐整體NOX排放值偏低。在不同負荷運行和運行方式基本一致的條件下,燃用不同的入爐煤時,鍋爐NOX排放值不同。雖然燃用煤樣1 時鍋爐NOX排放值更低,但是煤樣1 由于全水分高,排煙溫度高,鍋爐效率比燃用煤樣2 時更低。

        另外,煤的熱值受水分、灰分影響,其基礎(chǔ)排放值的差距也較大。如圖2 所示,660MW 負荷下,采用高灰分、低熱值的煤,鍋爐NOX基礎(chǔ)排放值高。

        3.2 運行方式對NOX 排放值的影響

        NOX排放值除了受煤質(zhì)的影響外,運行方式的不同對NOX的排放值影響也非常大。采用低氮燃燒技術(shù),在一定條件下可以實現(xiàn)低NOX排放值。比如對燃盡風量、磨煤機投運方式、運行氧量進行控制等。

        3.2.1 燃盡風量的控制

        低氮燃燒技術(shù)主要實現(xiàn)了分級燃燒,包括燃燒器自身分級燃燒以及爐膛整體分級燃燒。燃盡風率不同,導(dǎo)致爐膛分級燃燒的程度也不同。圖1 是不同燃盡風擋板開度下NOX排放值。

        圖1 過量空氣系數(shù)與NOX 排放值

        圖2 省煤器出口氧量與NOX

        由圖1 可知,隨著燃盡風量的增加,燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)也在增加。當燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)由0.1 增加至0.2 時,NOX排放值下降較明顯,由197mg/m3降至165mg/m3。而當燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)超過0.2 時,也就是燃盡風擋板開度超過50%后,NOX排放值幾乎沒有變化。由試驗結(jié)果可知,OPCC 低氮燃燒器對燃用印度尼西亞褐煤鍋爐降低自身的NOX排放值效果很好,基礎(chǔ)排放值低。而對爐膛整體分級燃燒降低NOX排放值的效果則相對差一些,增加燃盡風率后,最多僅降低32mg/m3。

        3.2.2 磨煤機投運方式

        負荷相同情況下,在磨煤機允許出力的范圍內(nèi),應(yīng)盡量增加磨煤機出力,減少磨煤機投運數(shù)量(見表3)。

        表3 磨煤機不同運行方式NOX 排放值及鍋爐效率

        相同負荷下,降低磨煤機投運數(shù)量,磨煤機的出力增加,磨煤機運行數(shù)量降低,一次風率降低,NOX排放值明顯減少,排煙溫度明顯降低,鍋爐熱效率提高。

        3.2.3 氧量的控制

        相同負荷下,氧量控制得越低,NOX排放值越低。燃用褐煤超臨界鍋爐飛灰可燃物含量低,一般不考慮低氧運行對飛灰可燃物的影響,但要注意在低氧量情況下,局部CO 的生成。圖2 是不同負荷段不同氧量下NOX排放值曲線。

        如圖2 所示,在660MW 負荷下,燃用煤質(zhì)為表2 中的煤樣3,其基礎(chǔ)排放值高。而580MW 和380MW 負荷下,則燃用表2 中的煤樣2 的基礎(chǔ)排放值高。由圖可知,三個負荷段NOX排放值隨著省煤器出口氧量的增加而增加,每個負荷段整體的變化區(qū)間都不大。380MW、580MW 和660MW 變氧量引起NOX的排放值變化分別僅有35mg/Nm3、30mg/Nm3、36mg/Nm3。

        4 結(jié)語

        褐煤具有水分高、揮發(fā)分高的特點,燃用煤的不同水分、不同揮發(fā)分會導(dǎo)致NOX排放值差異大。燃用褐煤的超臨界鍋爐采用OPCC 低氮旋流燃燒器,NOX排放初始值低,而爐膛整體分級燃燒以及降低氧量運行對降低NOX排放值是有限的,制粉系統(tǒng)的運行對煤粉鍋爐產(chǎn)生的影響較大。因此,采用合理的運行方式有利于提高鍋爐熱效率和降低NOX排放值。

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