新乡锅炉厂主营服务:燃烧器 低氮锅炉 热水锅炉 燃油燃气锅炉 生物质锅炉
燃烧器_低氮锅炉_热水锅炉_燃油燃气锅炉_生物质锅炉-新乡锅炉厂

联系我们

邮箱:634836608@qq.com
电话:15321973295
地址:河南省新乡市黄河大道271号 在线咨询

150MW循环流化床锅炉脱硫脱硝技术改造及燃烧优化 长春锅炉

发布日期:2021-07-21 06:00:02浏览次数:

循环流化床锅炉作为高效清洁燃烧设备,煤种适应性广,能够稳定燃烧原煤洗选后产生的煤泥、洗混煤、煤矸石等劣质煤,被广泛地作为坑口电厂的首选炉型。

阳城电厂采用东方锅炉厂DG480/13.7-Ⅱ2型循环流化床锅炉,该锅炉超高压中间一次再热、单汽包自然循环、单炉膛单布风板平衡通风、固态排渣、露天布置。锅炉主要由炉膛、高温汽冷旋风分离器、自平衡“J”阀双路回料器和尾部对流烟道组成。炉膛内布置有8片屏式过热器、4片屏式再热器、1片水冷分隔墙。

锅炉前墙均匀布置6个给煤口、4个石灰石给料口,石灰石粉输送管道长约200m,经压缩空气输送至炉前墙。热一次风经两侧进入水冷风室,通过布风板上的钟罩式风帽均匀进入炉膛,主要起到流化床料的作用;热二次风经12个上二次风口、11个下二次风口分层进入炉膛,起到扰动燃烧、提供足够氧量的作用。

燃料由距布风板约12m的炉膛两侧喷入。两台锅炉共设置3台氨水输送泵和3台稀释水输送泵,均为二用一备。脱硝喷枪设置在炉膛出口两侧的水平烟道上,单侧水平烟道烟气外旋方向布置7支喷枪,内旋方向布置3支。阳城电厂入炉燃料中煤泥约占30%,洗混煤约占60%。表1为入炉燃料特性。

随着运行时间的增加,阳城电厂循环流化床锅炉采用SNCR技术的脱硝系统,存在脱硝剂耗量增大,氨逃逸指数升高,NOx指标无法满足环保要求的现象。另外随着环保指标的提高,脱硫系统也迫切需要技术升级。若采用湿法脱硫,投资大、成本高,改造困难。根据循环流化床锅炉脱硫特性,采取干法炉内脱硫技术达到超低排放要求意义重大。

1脱硫脱硝改造

1.1脱硫改造

1.1.1增加炉膛中隔墙水冷屏,降低炉膛床温

循环流化床锅炉炉内脱硫反应最佳温度区间为850~900℃。通过热力计算,确定通过中隔墙水冷屏,增加炉内受热面换热,降低炉膛床温。增加36根与中隔墙水冷屏同材质的20G,规格为76×8的管排,换热面积约为120m3。经70%、80%、90%、100%负荷工况比对,床温分别降低18℃、24.5℃、28℃、35℃。

改造后50%~100%负荷工况时炉膛床温维持在855~895℃区间,始终处于脱硫最佳反应温度(如图1)。增加中隔墙水冷屏后,中隔墙两侧屏式过热器壁温超温现象彻底解决,减温水量由5t/h降至1t/h,进一步证明水冷屏增加后对床温的影响。同时,对再热器出口蒸汽温度无明显影响,两侧再热汽温均能达到额定值。

1.1.2上下二次风口分级燃烧改造

原下二次风口位置距炉膛还原性区域过近,炉膛还原性区域不稳定,二次风分级燃烧效果不显著,不利于抑制NOx生成。为此进行二次风配置改造,即下二次风拉开与一次风距离,上二次风提高至密相区上方,作为高效燃烧二次风,强化分级燃烧,增加炉膛密相区还原性气氛,抑制NOx生成量,如图2。

1.1.3增加石灰石颗粒添加系统

增加一套石灰石颗粒添加装置。通过石灰石颗粒变频调节输送皮带,将石灰石颗粒添加至输煤皮带,经过与煤混合后进入原煤仓,然后由给煤机送入炉内燃烧,参与脱硫。石灰石颗粒粒度控制在0~5mm,粒径3~5mm石灰石颗粒约占80%。石灰石颗粒入炉后主要在锅炉密相区参与脱硫反应。

石灰石颗粒添加量根据给煤皮带煤量及煤质含硫量、石灰石含碳酸钙量,由控制系统自动计算而得,并将其作为指令信号发送给石灰石皮带变频调节系统,通过调节皮带转速来实现入炉石灰石颗粒量的精细化控制。运行人员手动输入钙硫摩尔比、煤质含硫量、石灰石含碳酸钙量,也可实现对石灰石颗粒量的调整。由于煤泥中无法添加石灰石颗粒,钙硫比按3.5控制。

Gsh=2.5KscBSar/Cg

式中Sar———燃料中硫的含量,%

B———计算燃料量,kg

Cg———石灰石中碳酸钙含量,%

Ksc———钙硫摩尔比

Gsh———加入的石灰石量,kg

(1)石灰石颗粒进入炉内吸热发生化学反应:CaCO3=CaO+CO2。由于反应过程中分子尺寸变小,石灰石颗粒变成一种多孔结构的钙颗粒,与煤中硫与氧的生成物二氧化硫气体发生反应:CaO+SO2+1/2O2=CaSO4。整个脱硫反应中,石灰石颗粒不断吸热膨胀以及相互撞击破裂,是床温降低的一方面。

(2)床料颗粒度增大后,炉膛密相区物料浓度增加,在一次风量不变的情况下,锅炉内循环增大,促进床温降低和稳定裕度增大。石灰石颗粒在炉内煅烧破裂后,粒度相对较大,易被旋风分离器捕捉,再次返入炉膛参与脱硫反应,增加脱硫剂在炉内的反应时间。

1.1.4石灰石粉入炉口位置调整

石灰石颗粒添加系统投入运行后,石灰石粉螺旋给料机作为补充,减小SO2排放值的波动。石灰石粉原设计4个炉前给入口,给入位置距布风板约1.4m。改造为由改造后下二次风管喷入,下二次风管距布风板2m。脱硫反应与O2呈负相关特性,在富氧的环境中有利于生成CaSO4。试验表明,在还原性气氛中CaSO4极不稳定,易发生还原反应:

①CaSO4+CO=CaO+SO2+CO2

②CaSO4+4CO=CaS+4CO2

改造后石灰石粉入炉位置提高,避开炉膛密相区还原性气氛。下二次风口提高后,石灰石粉随二次风相对穿透深度增加,石灰石粉始终处于富氧环境下,提高脱硫反应效率。

1.1.5二次风机扩容

通过二次风机扩容,二次风机风量由156319m3/h(标态)提高至187000m3/h(标态)。根据二次风口上移后,二次风口入炉处床压降低,阻力变小,二次风机出口风压由16.514kPa降至12.7kPa,运行中下二次风压高于床压1~2kPa,保证了二次风的穿透力。锅炉变工况过程中,不进行一次风量调整,由二次风调整燃烧氧量,保证锅炉密相区还原性气氛稳定,减小NOx生成量的波动。

1.1.6增加一套煤泥供给系统

原煤泥供给系统采用一套煤泥泵向炉膛两侧17.5m处供煤泥,经煤泥口喷入炉膛。实际运行中,由于煤泥独特的流动特性,导致运行中只有一侧煤泥口能连续供入煤泥,煤泥掺烧量较低。现增加一套煤泥泵,两侧供料分开独立运行,提高煤泥入炉量。由于煤泥含水量为30%,煤泥量增加后,尾部烟气湿度由6.5%升至9.8%。

尾部烟气湿度的增加,有利于尾部烟气脱硫反应效率的提高。烟气中水分与未反应的氧化钙进行反应生成氢氧化钙,由于氢氧化钙比氧化钙的摩尔数大,发生膨胀后使硫酸盐外壳破裂,从而使其与烟气中的SO2增加接触,发生进一步反应。

1.2脱硝改造

通过对炉内增加中隔墙受热面后炉内烟气流场改变的模拟,烟气流场由炉膛出口烟道外侧向内侧移动。在炉膛出口至旋风分离器内侧增设3支脱硝喷枪,脱硝剂由原脱硝系统供应。由于炉膛出口水平烟道底部积灰较高,去除两侧炉膛出口至旋风分离器外侧最下层喷枪。对原脱硝喷枪更换为HBCY-FT型喷枪,该喷枪在尾部雾化,避免喷嘴损坏造成雾化不良、氨逃逸率高的问题。喷嘴部带有陶瓷耐磨防护套管,防止烟气冲刷造成喷嘴损坏或堵塞异常。

通过实际喷枪雾化试验,将原设计的压缩空气雾化压力由0.3MPa提高到0.45MPa,雾化粒度及面积均获得较大提升。根据反应效率,对脱硝系统稀释水流量设置最低0.3t/h,稀释水和氨水调节阀门设置联锁。通过提前设置的配比曲线,在氨水流量变化时,稀释水量自动调整,保证混合后作为脱硝剂的氨水浓度控制在5%。经过改造后脱硝效率维持在65%~80%,NOx排放量稳定,无瞬时超标现象。

2脱硫脱硝改造效果、存在问题及进一步优化方向

2.1脱硫脱硝改造效果

通过增加炉膛中隔墙受热面,炉膛中部床温及平均床温均降低约25℃。在锅炉负荷50%~100%区间内,床温在855~895℃区间内波动,始终处于炉内脱硫的最佳温度区间。经过负荷试验,锅炉在变工况过程中SO2排放量稳定在35mg/m3以下。

高效二次风改造及低一次风运行,锅炉尾部烟道氧量控制在2.0%~3.0%,锅炉负荷50%~100%时,NOx的原始生成量在80~160mg/m3内波动。通过SNCR脱硝后,NOx排放量可稳定在100mg/m3以内运行。通过提高氨氮比至1.5,在氨逃逸控制≤6mg/m3(标态)的情况下,可实现NOx排放量低于50mg/m3,达到超低排放的要求。图3为锅炉脱硫、脱硝系统改造后的实际运行情况。

2.2脱硫脱硝改造后存在问题

由于采用纯炉内干法脱硫的技术路线,石灰石颗粒及石灰石粉投入量始终处于较高的钙硫摩尔比水平,锅炉负荷80%~100%时,钙硫摩尔比达到约6.5,造成石灰石耗量增加。经过化验,飞灰及底渣中分别含氧化钙约12%、6%,造成石灰石大量浪费。同时,过量的石灰石对NOx的原始生成量有明显的催化作用。经试验验证,锅炉负荷80%~100%及钙硫摩尔比稳定在3.5时,NOx的原始生成量低于100mg/m3。

2.3进一步优化方向

根据锅炉脱硫反应机理,纯炉内脱硫导致钙硫摩尔比偏高,使部分氧化钙未经反应即随飞灰带走。为提高脱硫反应效率就要考虑提高氧化钙的利用效率。目前较好的方法:一是增加尾部烟气水增湿装置;二是通过回料器返料立管增加蒸汽增湿装置。后一种方法是目前正在进行分析讨论的技术方向。

3结论

充分发挥循环流化床燃烧在脱硫脱硝方面的优势,降低床温,改造高效二次风,从源头上控制NOx的生成量和提高脱硫效率,是能够达到超低排放的要求。纯炉内干法脱硫投资及维护成本相对于湿法脱硫有无可比拟的优势,同时也是对环保超低排放改造路线的一种积极探索。

联系方式

全国服务热线

15321973295

手 机:15321973295

地 址:河南省新乡市黄河大道271号

扫一扫,加微信

Copyright © 2014-2021 河南新乡锅炉厂 版权所有  XML地图 品牌论