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            熱門關鍵字:  等離子  等離子點火  微油點火  燃燒裝置  火檢

            ● 湄洲灣電廠降低NOx的策略探討

            來源:恒日能轉載CHINAPOWER 作者:Herino轉載 時間:2008-06-30 Tag: 點擊:
                

            湄洲灣電廠12號鍋爐均是由美國福斯特·惠勒能源公司與西班牙福斯特·惠勒分公司聯合設計,西班牙制造的亞臨界壓力、自然循環、平衡通風燃煤汽包爐,實際運行中,由于過剩空氣系數、煤質等變化,鍋爐NOX排放也有較大幅度的變化。NOX是燃煤電廠排放的主要氣體污染物,能直接危害人體健康、破壞臭氧層、破壞環境、形成酸雨和造成溫室效應,因此運行中必須對NOX的排放進行及時合理控制。

             

            1、鍋爐燃燒技術特點:

            1、鍋爐在不同的負荷下主要設計參數和煤質特征:

            1 鍋爐燃燒主要設計參數

             

            單位

            40%

            50%

            100%

            BMCR

            蒸發量

            t/h

            403.6

            505.4

            1122

            1189.3

            汽包壓力

            MPa

            11.17

            11.20

            18.25

            18.25

            冷風溫度

            21

            21

            21

            21

            熱一次風溫度

            230

            259

            315

            334

            熱二次風溫度

            233

            262

            318

            337

            過剩空氣系數

             

            1.35

            1.30

            1.20

            1.20

            爐膛出口煙溫

            807

            866

            1082

            1118

            排煙溫度

            94

            101

            129

            131

            鍋爐效率

            %

            92.05

            92.20

            93.16

            93.22

            電廠設計煤種是印尼平南煤,現改燒成份接近的國產山西煙煤,煤質特征如下:

            2 設計煤種主要參數

             

            符 號

            單 位

            設計范圍

            數值

            收到基碳

            Car

            %

            60~66

            62.8

            收到基氫

            Har

            %

            3.5~4.5

            4.16

            收到基氧

            Oar

            %

            不同

            11.4

            收到基氮

            Nar

            %

            0.5~1.6

            1.20

            收到基硫

            Sar

            %

            0.4~0.67

            0.44

            收到基灰分

            Aar

            %

            4~12

            6.0

            收到基水分

            Mt

            %

            8~16

            14

            收到基高位發熱量Qgr,arKCAL/KG

            Cl

            %

            0.01~0.04

             

             

            2、爐膛、燃燒器結構和布置

            鍋爐爐膛的前后墻共布置了16只低NOX可控流(CF)燃燒器,前后墻各8只,并沿爐膛高度分為上下兩排布置,前后墻水平方向上每排共布置4只燃燒器。燃燒器的結構如下圖所示:

            燃燒器的出口端都裝有內、外兩級調風器,燃燒用二次風通過這兩級調風器進入爐膛。調風器內裝有可調葉片用于改變氣流的方向和大小。調風器的葉片設計成能使流過的氣流產生旋轉。火焰峰面位置及火焰形狀均可通過調節內外兩級調風器來控制。

            內調風器可調節燃料與空氣的混合氣流在靠近燃燒器噴口區域的旋轉強度,還可調節該處混合氣流的氧量,以及與一次風氣流一起來控制混合氣流的著火點。外調風器的布置使得通過燃燒器的二次風分成了兩股同心的氣流。對于這兩股氣流可分別獨立地改變其旋流度。其中一股二次風流經內調風器,其作用如前所述;另一股氣流經分流器引導沿軸向進入爐膛。這股氣流在爐膛內進入還原性氣氛火焰圖1 可控流(CF)燃燒器結構圖

            區,為火焰的完全燃燒提供必要的空氣。二次風的旋轉運動使火焰和二次風能充分混合,以確保碳在火焰燃燒區內完全燃盡。外調風器葉片的逐漸打開,燃燒器射出的整個射流的旋轉強度將減弱,氣流拉長,內回流區變小,爐內火焰的形狀將會由短而粗變為長而窄的形狀。

            為了控制NOx的排放水平以及為了煤粉顆粒的充分燃盡,在燃燒器的上方布置有燃盡風(OFA)風口,前后墻各6只,共12只。此外,為了避免水冷壁局部存在還原性氣氛造成結焦,在爐膛下部(指燃燒器下面的爐膛區域)的四個角上各裝有一個空氣入口(邊界風),位置在最下排燃燒器的下面,冷灰斗拐角上面,并與側墻相鄰。

            3、制粉系統:

            制粉系統為中速磨直吹型式,磨煤機為FWEC提供的MBF23型垂直式中速磨煤機每臺磨煤機對應同層的4只燃燒器。額定負荷時3臺磨煤機運行,一臺備用。

             

            2、影響NOX排放的主要因素:

            電廠鍋爐NOX生成主要有兩種型式:一個是燃料型 NOX,另一個是溫度型NOX。而湄洲灣電廠雙調風燃燒器的主要優點正是由于空氣的分級送入,只要進行合理調節,既能有效地控制溫度型NOx;又能限制燃料型NOx該燃燒器的基本設計思想是:形成缺氧富燃區和設法降低局部高溫區的燃燒溫度以抑制NOx的生成,并使溫度和氧濃度的高點不同時存在

            循著以上思路,湄洲灣電廠從燃燒器內外調風器、磨組合、變氧量、OFA不同方式進行了NOX排放試驗。得到以下結果:

            2.1、變內外調風器開度:

            在保持機組#1負荷350MW穩定、煤質基本不變、ABD磨組合、燃燼風開度50%、空預器入口氧量3.8%情況下。測得數據如下表3

            3 1爐變內外調風器開度試驗數據

            工況

            T-1

            T-2

            T-3

            T-4

            T-5

            T-6

            負荷MW

            350

            350

            350

            350

            350

            350

            投運磨

            ABD

            ABD

            ABD

            ACD

            ACD

            ACD

            風煤比kg/kg

            1.78

            1.77

            1.76

            1.68

            1.69

            1.7

            外調風%

            25

            50

            60

            60

            50

            25

            內調風%

            50

            50

            50

            25

            25

            25

            套筒風門開度%

            70

            70

            70

            70

            70

            70

            預熱器入口氧量%

            4.1

            3.6

            3.8

            3.6

            3.5

            3.5

            NOx排放量mg/m3

            554.3

            580.7

            584.5

            465.4

            438

            391.3

            從表中數據明顯可以看出,外調風器和內調風器同時影響著NOX的生成。內調風器對NOX生成影響會更多一些,這從燃燒器結構可以得到解釋,因為內調風基本控制著燃料的著火點,該部分空氣量的大小也直接影響到NOX生成。同樣進行2號爐的變內外調風器開度試驗,測得NOX隨內外調風器變化趨勢如下:圖2  NO2NOX隨內外調風器開度變化趨勢

             

             

            2.2變磨組合:

            湄洲灣電廠CD磨是下層磨,AB磨是上層磨。不同組合后測得的結果如下表4

            4 1爐變磨組合試驗數據

            工況

            T-1

            T-2

            T-3

            T-4

            負荷MW

            350

            350

            350

            350

            投運磨

            ACD

            ABD

            BCD

            ABC

            風煤比kg/kg

            1.7

            1.74

            1.78

            1.76

            外調風%

            25

            25

            25

            25

            內調風%

            25

            25

            25

            25

            燃燼風%

            50

            50

            50

            50

            邊界風%

            100

            100

            100

            100

            二次風套筒擋板%

            80

            70

            70

            70

            預熱器入口氧量%

            3.4

            4

            4.2

            3.5

            NOx排放量mg/m3

            374.3

            643.8

            512.5

            549.3

            ACDBCD磨組合可得到較低NOX值,這在后來的2號爐試驗中得到相似的結果。也就是說下層磨的組合所形成的燃燒區域氧量場助于降低NOX的形成。

            2.3變氧量:

            同樣在#1機組350MW工況,變氧量后鍋爐NOX試驗數據如下表5

            5 1爐變氧量試驗數據

            工況

            T-1

            T-2

            T-3

            負荷MW

            350

            350

            350

            投運磨

            ABC

            ABC

            ABC

            磨煤機擋板開度%

            80/80/80

            80/80/80

            80/80/80

            風煤比kg/kg

            1.8

            1.81

            1.82

            外調風%

            25

            25

            25

            內調風%

            50

            50

            50

            燃燼風%

            50

            50

            50

            邊界風%

            100

            100

            100

            二次風套筒擋板%

            70

            70

            70

            預熱器入口氧量%

            3.8

            2.8

            2

            NOx排放量mg/m3

            497.7

            434.4

            379.6

            #2爐的一次測試結果如下表6

            6 2爐變氧量試驗數據

            工況

            T-1

            T-2

            負荷MW

            360

            360

            投運磨

            ABC

            ABC

            磨煤機擋板開度%

            80/80/80

            80/80/80

            風煤比kg/kg

            1.73

            1.73

            外調風%

            30

            30

            內調風%

            25

            25

            燃燼風%

            100

            100

            邊界風%

            0

            0

            二次風套筒擋板%

            50

            50

            預熱器入口氧量%

            3.2

            2.3

            NOx排放量mg/m3

            304

            230.5

            #12爐氧量降低都明顯降低了燃料型和溫度型NOX的生成。

            2.4變燃燼風(OFA)開度:

            燃燼風的設計目的就是為減少NOX排放的,#1爐變燃燼風開度數據結果如下表7

            7 1爐變燃燼風開度試驗數據

            工況

            T-1

            T-2

            T-3

            負荷MW

            350

            350

            350

            投運磨

            ABC

            ABC

            ABC

            磨煤機擋板開度%

            80

            80

            80

            風煤比kg/kg

            1.9

            1.88

            1.88

            外調風%

            25

            25

            25

            內調風%

            50

            50

            50

            燃燼風%

            10

            50

            100

            邊界風%

            100

            100

            100

            二次風套筒擋板%

            70

            70

            70

            預熱器入口氧量%

            3.3

            3.1

            3.2

            NOx排放量mg/m3

            505.1

            442.5

            454.0

            同樣進行2號爐試驗,結果如下表8

            8 2爐變燃燼風開度試驗數據

            工況

            T-1

            T-2

            負荷MW

            360

            360

            投運磨

            ABC

            ABC

            磨煤機擋板開度%

            80/80/80

            80/80/80

            風煤比kg/kg

            1.73

            1.73

            外調風%

            30

            30

            內調風%

            25

            25

            燃燼風%

            0

            100

            邊界風%

            0

            0

            二次風套筒擋板%

            50

            50

            預熱器入口氧量%

            3.2

            3.2

            NOx排放量mg/m3

            338

            304

            結果顯示,#1爐燃燼風從10%開至50%NOx有約50的降幅,但從50%100%則降幅不明顯。#2爐燃燼風從0%開至100%NOx降低34。可見燃燼風對NOX下降有一定幫助。但不需要開度太大。

             

            3、結論:

            以上試驗數據只是針對NOX指標的單變量試驗數據,實際上燃燒器內外調風器開度、OFA開度、變鍋爐氧量、磨組合四種降低NOX的調整還不同程度的影響到鍋爐CO、飛灰含碳量排放,也影響到鍋爐性能和效率。經過結合其它的鍋爐試驗調整,我們最后找到了具有NOX較低排放水平,又保證鍋爐有較高效率的最佳運行方式:磨煤機ACD運行方式、內外調風器開度25%、燃燼風門45%開度、350MW以上負荷氧量保持3.5%以上運行。


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