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基于混煤掺烧的1140吨电站锅炉节能优化试验研究

添加时间:2016-04-06 11:24:20 来源:清洁高效燃煤发电

 

4 优化试验研究

 

4.1 锅炉氧量优化试验与CO在线控制措施。

 

煤粉燃烧是煤粉可燃物与氧气产生剧烈的发光发热的氧化反应,煤粉的燃烬程度取决于炉内温度、过量空气与煤粉混合均匀程度、煤粉细度、煤粉在炉内停留时间和煤粉燃烧特性。实际上,锅炉省煤器出口氧量的真实性与氧量均匀性代表过量空气与煤粉混合均匀程度,如果炉内氧量偏低,局部缺氧燃烧,会导致飞灰、大渣含碳量升高,同时,化学不完全燃烧热损失也增加,因此,氧量测量的准确性及炉内氧量分布均匀性是影响燃烧效率的关键。

 

判断氧量是否准确性,一方面要看氧化锆氧量表安装的位置是否正确,其上游烟道有无漏风影响或有无脱硝稀释风机吹风影响,原则上以省煤器出口烟道氧量测量为准;另一方面要与网格法检测的氧量进行对比,以判断其准确性和均匀性;再者,每季度定期对锅炉氧化锆氧量表进行标定。

 

现场试验发现,通过利用网格法在省煤器出口检测的氧量值比氧化锆氧量表测得的氧量值低0.5%,原因是我司锅炉氧量表安装在SCR入口烟道上,受脱硝稀释风机吹入烟道的空气和烟道膨胀节漏风的影响,导致氧量测量虚高。为此,调查组利用锅炉出口一氧化碳(CO)浓度在线监测作为判断和调整锅炉风量和氧量依据,并通过试验得出机组在不同工况下的最佳O2和CO控制范围,具体如下:

 

图2:锅炉最佳氧量及CO排放浓度控制曲线

 

 

试验表明,一般氧量控制在3.2%-3.8%,CO浓度一般控制在100ppm范围内,锅炉燃烧效率最佳;当氧量超过4.5%,则锅炉出口NOX排放浓度则会明显升高,同时排烟热损失也会升高;当氧量低于2.8%时,锅炉飞灰大渣含碳量升高,燃烧效率下降,此时炉内温度低,虽然锅炉出口NOX排放浓度则会明显降低,但对锅炉稳燃及燃烬不利。

 

试验证明,实施锅炉出口烟气CO浓度的在线监测可以作为调整和修正炉内氧量的重要依据,通过检测和控制CO浓度,可以有效控制飞灰含碳量和化学不完全燃烧热损失,弥补锅炉飞灰含碳在线检测不准确和人工飞灰含碳检测滞后的不足。

 

4.2锅炉二次风门调整与最佳NOX风比率优化试验

 

电站锅炉采用分级送风,利用燃烬NOX风控制低氮燃烧。在锅炉主燃烧器区域形成还原性缺氧区,保证氮氧化物少生成,而在燃烧器上部形成富氧区,保证煤粉燃烬。

 

调查发现,电厂对锅炉燃烧器二次风门和NOX风门开度的调整控制缺少统一标准,完全依靠运行值班员的经验来调整。为了降低NOx生成,NOX喷口的二次风门一般保持在70%至100%开度,这种单一配风方式在机组80%以上基本负荷是可行的,但在80%以下负荷情况下,燃烧器区域水冷壁会出现结焦结渣问题,且飞灰大渣可燃物较高(达5-6%左右)。因此,需要通过优化配风试验,确定二次风门开度、NOx风门开度与最佳NOx风流量占比。

 

试验时,保持炉内氧量在3.5%左右,备用磨煤机出口燃烧器的二次风门保持10%以上的开度,以保证燃烧器金属温度不超过850℃;底层(A、B层)煤粉燃烧器二次风门保持90-100%开度,以保证托粉稳燃,上层(C、D、E层)磨煤机运行时,燃烧器二次风门开50-70%即可。通过试验优化,在满足锅炉出口NOx浓度小于350mg/Nm3的情况下,研究确定机组在各负荷工况下的最佳NOx风门开度和最佳NOx风流量占比。试验优化结果如下:

 

图3:燃烧器二次风门及NOx风门开度调整配风卡

 

 

图3表中,NOx风流量占比是NOx风流量与锅炉总风量的比值,试验表明,机组在同一负荷条件下,NOx风门开度越大,NOx风比率越大,锅炉出口NOx浓度越低,但是,随着NOx风比率增大,锅炉飞灰大渣含碳量会升高,燃烧效率下降,且燃烧器区域容易结焦。因此,通过试验确定机组在不同负荷下的最佳NOx风门开度,控制最佳NOx风流量占比对锅炉安全性和经济性十分重要,一般控制NOx风比率在7%-12%之间即可,为解决低氮燃烧与燃烧效率之间的矛盾问题提供科学实验依据。


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