燃烧优化降低锅炉NOx排放的试验研究

1、收稿日期 :20020523作者简介 :高小涛 (1967 , 男 , 江苏靖江人 , 硕士 , 高级工程师 , 主要从事电站锅炉燃烧、 低 NOx 燃烧技术、 传热强化等试验研究。文章编号 : CN311508(2003 03007403燃烧优化降低锅炉 NO x 排放的试验研究高小涛 , 高绥强 , 张恩先(江苏省电力公司技术中心 , 江苏 南京 210036关键词 : 燃烧调整 ; 低 NOx 排放 ; 锅炉效率 ; 试验研究摘 要 : 对于已经采用低 NOx 燃烧技术的电站锅炉 , 燃烧优化仍然是降低 NOx 排放的首选方法 。通过对 某电厂 1025t/h 锅炉进行燃烧调整试验研究

2、, 确定了锅炉优化运行方式 , 分析锅炉效率和 NOx 排放量与电 站锅炉运行参数的关系 , 以指导锅炉的高效低 NOx 的运行 。 中图分类号 : T K 223 文献标识码 : B1 前言随着我国经济的增长和电力工业的快速发 展 , 燃煤产生的 NOx 污染物与日剧增 。氮氧化 物是大气污染物之一 。由于 NOx 在煤的燃烧产 物中生成复杂 , 且其对人类乃至整个生态系统的 危害大 , 对其排放量的控制已引起全球范围内的 普遍重视 , 绝大多数国家和地区都制定了较严格 的限制 NOx 排放的法规和标准 , 中国也于 1996年 8月开始实施电站锅炉 NOx 排放浓度不大于 650mg/Nm

3、 3的排放指标规定 。控制 电 站 锅 炉 NOx 的排放量势在必行 。锅炉燃烧优化通常是降低 NOx 排放的首选方 法。 燃烧优化是通过锅炉燃烧器运行参数的调整 实现的 , 采取控制过剩空气量 , 燃烧器一、 二次风量 配比的调整 , 平衡送入每只燃烧器的风粉量等方 法 , 从而在燃烧过程中把 NOx 的生成量降到最低。 对于已经采用低 NOx 燃烧技术的电站锅炉 , 燃烧 优化仍然是降低锅炉 NOx 排放的重要前提。 通过 对某电厂 1025t/h 锅炉进行试验研究 , 分析了锅 炉效率和 NOx 排放量与电站锅炉运行参数的关 系 , 以指导锅炉的高效低 NOx 运行。2 设备概况某厂 3

4、00MW 机组锅炉为 SG-1025/16. 77-M857型一次再热控制循环汽包炉。 该炉采用 1一次中间再热 , 全悬吊平衡通风方式 , 采用管径为单炉膛双切圆燃烧 , 中间储仓式制粉系统。 炉膛烟气依次 流经屏式过热器、 高温过热器、 高温再热器、 低温再 热器、 低温过热器、 省煤器、 空气预热器、 除尘器。 锅炉炉膛尺寸 :深 8493mm 、 宽 17000mm , 炉顶管 标高 46m 。 炉膛截面成长方形。 制粉系统采用中 储式乏气送粉系统 , 整炉配有 4台 DTM 350/600钢球磨 。 燃烧器为百叶窗式浓淡分离式燃烧器 , 有效保证了低负荷稳燃和低 NOx 排放 2。表

5、 1 燃烧器燃烧特性参数 (100%负荷 项 目单位数据一次风率 %32二次风率%64单只一次风喷口流通面积 m20. 1506单只二次风喷口流通面积 m 20. 1445一次风温度 60二次风温度283二次风中燃料风 (周界风 比率 %20二次风中辅助风比率%803 燃烧调整试验内容及试验结果3. 1试验标准 、 方法试验依据 G B 10184-88 电站锅炉性能试验规程 和 G B 13223-1996 火电厂大气污染物排 放标准 进行 , 锅炉效率采用反平衡法测定 ; 试验 取样及分析见表 2; 相关运行数据在试验中由集 控室监测仪表每 10min 记录 1次 ; 炉膛温度测量 利用锅

6、炉炉墙看火孔 、 打焦孔进行测量 。第 34卷第 3期 2003年 5月 锅 炉 技 术BOIL ER TECHNOLO GYVol. 34, No. 3May. ,2003图 1 燃烧器一 、 二次风喷口布置图表 2 测试项目及方法项目名称 取样地点 分析内容 频率 原煤取样 给煤机处 , 人工取样 工业 、 元素分析 15min 煤粉取样 细粉分离器下旋转筛处 煤粉细度 15min 炉渣取样 碎渣机处取样 30min 飞灰取样 电除尘灰斗 , 省煤器灰斗处 可燃物含量 连续排烟温度 空气预热器烟气出口 , 用经标定的热电偶网络布置 、 计算机数据采集/连续烟气取样 空气预热器烟气进 、 出

7、口 , 德国 M &C烟气分析仪 ; 德国TESTO 360;9003烟气分析仪氧量及组分 连续大气温 、 湿度 水银温度计 、 干湿球温度计 /15min 炉膛温度测量 看火孔 、 高温红外辐射仪 炉膛温度表 3 试验工况表一次风压 (kPa 二次风配风 浓淡角度 空预器入口实测氧量 OFA (% 试验准备摸底工况 0130°10摸底工况 0215°10调整工况 12. 8束腰 30°3%10调整工况 23. 2均等 30°3%10调整工况 33正塔 30°3%10调整工况 43均等 30°5%10调整工况 52. 8正塔

8、30°5%10调整工况 63. 2束腰 30°5%10调整工况 73. 2正塔 30°4%10调整工况 83束腰 30°4%10调整工况 92. 8均等 30°4%10 OFA 投用对比 3. 0正塔 30°5%10注 :1.浓淡角度是指热角第二级挡板角度 ; 所有工况下 , 热角一级及冷角挡板角度维持现在角度 ;2. 在满足其它试验参数的条件下 , 二次风风门开度为 :正塔 :二次风门 A 开度 90%, 其它 B 、 C 、 D 、 E 开度以 10%递减均等 :二次风门 A 、 B 、 C 、 D 、 E 开度一样 60%束腰

9、:C层二次风开度 60%,B 、 A 及 D 、 E 依次增加 10%3. 由于各二次风门挡板的特性不同 , 调整配风时各二次风门的偏置值保持不变 ;4. 各工况下 , 参与热风送粉的各层粉管一次风压应略低于试验设定制 , 使其一次风速与其它乏气送粉的风速保持一致 ;5. 试验期间 OFA 1、 OFA 2两层风门关闭至 10%;6. 各层周界风风门开度维持习惯运行工况。 57第 3期 高小涛 , 等 :燃烧优化降低锅炉 NOx 排放的试验研究 3. 2燃烧调整试验项目燃烧调整变参数试验采用正交方法 , 优化试 验采用正交选优。 燃烧参数调整包括 :变一次风压 试验、 变二次风配风方式试验、

10、变燃烧器浓淡分离 水平试验、 变氧量试验等。 试验工况安排见表 3。 3. 3燃烧调整试验结果 (见表 4根据表 3进行了 2个摸底工况和 11个调整 试验工况 。 在摸底工况中 , 通过调整粗粉分离器 出口挡板改变煤粉细度 , 试验结果表明 , 粗粉分 离器出口挡板开度选 60°。3. 4优化工况试验3. 4. 1优化工况的确定表 4 燃烧调整试验结果工 况 排烟温度 / 平均氧量 /%锅炉效率 /%NOx/(mg/Nm 3 工况 1燃烧器浓淡 30°127. 614. 9393. 23666工况 2燃烧器浓淡 15°129. 614. 7893. 02820工

11、况 3调整工况 1133. 463. 0792. 81727工况 4调整工况 2135. 473. 1792. 88698工况 5调整工况 3134. 473. 193. 02682工况 6调整工况 4127. 685. 4393. 4643工况 7调整工况 5129. 035. 4293. 44645工况 8调整工况 6131. 395. 7593. 2677工况 9调整工况 7133. 174. 3593. 24578工况 10调整工况 8132. 144. 0393. 2645工况 11调整工况 9134. 374. 3393. 1635工况 12OFA 风门开启 10%129. 185

12、. 1593. 26709工况 13OFA 风门开启 100%129. 655. 3293. 21638 将各因素水平下对应的效率和 NOx 排放值 分别进行加权平均计算 、 极差及显著性计算 (参 见表 5 , 从而确定出最优工况 。从表 5可看到 :(1 对于一次风压因数 , 在一次风压变化过 程中 , 对应锅炉效率有一最佳值为 3. 0kPa , 而锅表 5 优化工况选取表因 素 水 平 效率 /%NOx/(mg/Nm 3 效率水平选取 NOx 水平选取 优化水平选取 一次风压 2. 8kPa 93. 16693. 0kPa 93. 2656. 7<<3. 2kPa 93.

13、1651. 0<二次风配风 均等 93. 1658. 7束腰 93. 1683. 0正塔 93. 2635. 0<<<浓淡 /%15°93. 0282030°93. 23666<<<氧量 3. 0%92. 9702. 34. 0%93. 2619. 3<4. 5%<5. 0%93. 3655. 0<(下转第 80页 Ke y w ords :wet desulfurization ; flue gas characteristic ; bypass reheatAbs t rac t :The characteri

14、stic change of flue gas after wet desulfurization is decided ,calculation method of flue gas bypass reheat is solved , based on analysis of flue gas desulfurization process of industril boiler.(上接第 76页 炉 NOx 排放水平随着一次风压的提高而逐渐降 低 。 综合考虑 , 为了在提高锅炉效率同时又能降 低 NOx 的排放 , 选取一次风压为 3. 0kPa 。(2 对于二次风配风方式因数 , 在二

15、次风均 等 、 束腰和正塔 3种配风方式中 , 采用二次风正 塔配风方式 , 锅炉效率最高和锅炉 NOx 排放浓 度最低 。 所以 , 经综合考虑 , 选取二次风配风方 式为正塔配风方式 。从改变燃烧器浓淡角度试验结果看 (参见表 5 , 应选取燃烧器浓淡角度为 30°, 锅炉效率最高 和锅炉 NOx 排放水平浓度最低 。(3 对于氧量因数 , 锅炉效率随着氧量提高而 提高 , 而对于锅炉 NOx 排放水平有一氧量最佳值。 经综合考虑 , 在提高锅炉效率同时又能降低 NOx 的排放 , 应控制省煤器出口氧量为 4. 5%。因此 , 为保证锅炉高效低 NOx 运行 , 燃烧优 化控制参

16、数选取一次风压为 3. 0kPa , 二次风配风 方式为正塔配风 , 氧量为 4. 5%。3. 4. 2优化工况试验结果在 320MW 负荷工况下 , 进行优化工况试验 , 试验结果 :锅炉效率为 93. 44%, 锅炉 NOx 排放 水平为 649mg/Nm 3。 4 结论通过对某电厂 1025t/h 锅炉在 320MW 负荷 工况下 , 进行燃烧优化调整试验 , 可以得到下面 几个结论 :(1 通过进行锅炉燃烧优化调整 , 降低 NOx 排放的试验研究 , 有明显的经济效益和社会效益。 从优化工况试验结果看 , 锅炉效率为 93. 44%, 比 燃烧调整试验 前 的 91. 04%高 出

17、2. 4%; 锅 炉 NOx 排放水平为 649mg/Nm 3, 比燃烧调整试验 前的 795. 79mg/Nm 3下降了 18. 45%。因此 , 燃 烧优化调整仍然是降低 NOx 排放的首选方法 。 (2 燃烧参数的选择对于锅炉的经济性和锅 炉 NOx 排放影响较大 。对于不同炉型 、 不同燃 烧方式 、 不同煤种 , 可以通过进行详细的燃烧调 整试验 , 得到优化运行参数 。参考文献 :1聂明局 , 等 . 大型贫煤和烟煤锅炉 NOx 排放特征的研究 J.湖北电力 ,1998, (4 .2许传凯 . 大型电站锅炉用煤及燃烧技术 J.中国电力 ,1996, (12 .3张成恩 . 分级燃烧

18、技术的应用 J.锅炉技术 , 1998, (6 .Te s t i ng Re s e arc h on Re duci ng Lo w 2NOx Emis s i on of B oil e r by Op t imizi ng Combus t i onG AO Xiao 2tao , G AO Sui 2qiang , ZHAN G En 2xian(Jiangsu Provincel Electric Power R &DCentre , Nan jing , 210036Ke y w ords :combustion debugging ; low 2NOx emission ; boiler efficiency ; testing research Abs t rac t :Though the low 2NOx combustion technology has been applied to some station boiler , it is very important to reduce much more NOx emission. Nowadays , Optimizing combustion is still the first choice of all methods.