采用低氧燃烧促进锅炉环保经济运行

采用低氧燃烧促进锅炉环保经济运行

乌兰巴特尔

赤峰热电厂有限公司 内蒙古自治区赤峰市 024001

摘要：本文首先阐述了锅炉燃烧调整的任务和目的，接着分析了锅炉低氧燃烧的原理，最后对低氧燃烧对锅炉运行的影响进行了探讨。

关键词：低氧燃烧;燃烧调整;锅炉运行

引言：

锅炉稳定和良好的燃烧工况是机组安全和经济运行的可靠保障。只有燃烧稳定了,才能确保锅炉运行工况的稳定;只有锅炉运行工况稳定了,才能保持蒸汽参数的额定。锅炉燃烧工况的稳定、良好,是采用低氧燃烧的先决条件。锅炉恰当的采用低氧燃烧,对降低厂用电耗、降低锅炉排烟热损失、提高锅炉热效率,以及减少NOx和SOx的生成都是极为有效的。

1锅炉燃烧调整的任务和目的

锅炉燃烧工况的好坏,不但直接影响锅炉本身的运行工况和参数变化,而且对整个机组运行的安全、经济均将有着极大的影响,因此无论正常运行或是启停过程,均应合理组织燃烧,以确保燃烧工况稳定、良好。锅炉燃烧调整的任务是:

保证锅炉参数稳定在规定范围并产生足够数量的合格蒸汽以满足外界负荷的需要;保证锅炉运行安全可靠;尽量减少不完全燃烧损失,以提高锅炉运行的经济性;使NOx和SOx及锅炉各项排放指标控制在允许范围内。

锅炉燃烧工况的稳定、良好,是保证锅炉安全运行的必要条件。燃烧不稳定,不但将引起蒸汽参数大幅波动,影响机组运行。而且如果燃烧不完全,未燃尽煤粉会在尾部受热面沉积,将会导致尾部烟道再燃烧的危险,严重时导致停炉。炉膛局部温度过高、炉内火焰充满程度差或炉膛火焰中心偏斜等可能会引起水冷壁局部结渣,结渣严重时甚至造成局部管壁超温或水冷壁、过、再热器爆管。

2锅炉低氧燃烧的原理

随着我国火电行业的不断发展,各种技术日趋成熟,大型锅炉的安全稳燃已不是问题。但锅炉运行中,普遍维持炉膛出口过剩空气系数偏高,使煤粉始终处在富氧的环境下完成燃烧过程。过量氧气参加燃烧,虽然会降低机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失,但也会使锅炉排烟热损失大大升高。由于排烟热损失的升高效果会远远大于机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失的降低效果,两者综合会使得锅炉总的热损失的数值为增加。所谓锅炉低氧燃烧,其实是在相对稳定的燃烧工况下,适当降低炉膛出口过剩空气系数,使送入炉内的氧气既能满足燃料的燃烧,又能使排烟热损失保持在较低的数值,使得锅炉热效率提高并且尽可能降低NOx的排放。实践证明,当不完全燃烧热损失和排烟热损失相等时,锅炉效率达到最高值。

如果采用炉膛出口氧量为标准进行燃烧调整会存在许多不确定因素,由于受到炉膛漏风和烟道漏风的影响,会使得测得的实际数值偏大。目前,主要通过测定烟气中的CO含量来进行燃烧调整,它有不受锅炉漏风干扰,更加灵敏等特点。

3低氧燃烧对锅炉运行的影响

3.1减小NOx和SOx排放

在煤粉的着火阶段,处于燃料富裕而氧气相对缺乏的状态,缺氧导致挥发分中氮不容易转变为N,通过延长燃料在着火阶段停留时间,使得氮化合物可以充分的进行还原分解和复合反应,从而使NOx的排放量降低。所以,低氧燃烧时可通过分级配风、配风“下小上大”来达到降低挥发分中NOx生成量的目的。

3.2提高锅炉热效率

对于富氧燃烧的锅炉,通过优化锅炉燃烧工况,并控制炉膛出口过量空气系数在合理范围值,可以达到降低排烟热损失,降低送、引风机和增压风机电流,从而使得锅炉效率得到提高。

3.3低氧燃烧可能易造成锅炉结焦和高温腐蚀

低氧燃烧时,由于过剩空气系数相对较低,可能导致局部供应的空气量不足或氧气和燃料混合不充分,产生不完全燃烧的产物CO,CO的产生会使灰熔点大大降低,造成炉膛容易结焦。CO含量过高还会在对应的区域产生强烈的还原性气氛,从而形成高温腐蚀。因此,不能一味的控制送风量,一定要找一个最佳平衡点。

4锅炉低氧燃烧优化措施

4.1二次风开度“缩腰型”布置,适当降低主燃烧区的配风量,延长煤粉在炉膛内的燃烧时间,在煤粉着火阶段形成富燃料贫氧区;维持燃尽风门、下部二次风门开度不变,降低飞灰、炉渣可燃物的产生。同时,在NOx还原区减慢煤粉上升速度,延长在还原区的停留时间,有利于降低NO排放量。

4.2调整二次风小挡板的开度,使用空气垂直分级配风运行方式。下二次风小挡板开度保持较大,上二次风和OFA风开度应考虑到锅炉负荷,炉膛出口氧量和脱硫脱硝在线监测数据进行调整。

4.3控制炉膛风箱差压,保证二次风的刚度,使得二次风可以延迟与一次风的混合,从而有利于NO的还原。

4.4周界风能起到加强一次风刚性的作用,防止气流偏斜,防止煤粉火炬贴墙以及煤粉从气流中分离;在煤粉气流着火后,能及时供给少量二次风,有利于燃烧过程的发展。对于低氮燃烧器,煤粉集中,容易形成煤粉缺氧燃烧环境,有利于降低NOx的生成,故周界风开度应随给粉机转速适度开大。

4.5在确保煤粉喷嘴不结焦、烧坏的前提下,适当降低一次风率,提高一次风温,减少周界风量,有利于挥发分提前析出,着火提前,使煤粉在着火阶段停留时间延长,挥发分中氮化合物有充足时间发生还原分解和复合反应,使N0的排放量减少。同时,有利于煤粉的完全燃烧,降低机械不完全燃烧损失。

4.6在保证送粉情况下,尽量保持低一些的一次风压,可以延长煤粉在炉膛的燃烧时间。并且一次风由于温度较低,入炉有害无利。

4.7减小炉膛、制粉系统漏风。冷风入炉会提高排烟温度,降低锅炉效率。平时应重点对炉膛底部渣斗水封、看渣孔、炉膛看火孔经常检查,确保关闭。制粉系统的漏点要及时联系处理,包括木柴分离器盖子、给煤机盖子等应密闭好。

4.8低负荷应适度增大燃烧区风量,以利煤粉燃尽,但是风量过大,会使炉膛温度降低,造成汽温偏低。这是因为低负荷炉膛温度自身偏低,风量过大,会进一步降低炉膛温度。虽然水冷壁辐射吸热因炉膛烟温降低而减少,但不足以抵消过多风量入炉烟温降低的部分,故炉膛出口温度下降。低负荷汽温特性又是辐射强于对流,所以整体汽温降低。

4.9高负荷可以适度降低燃烧区风量,以提高经济性,但是风量过小,炉膛出口温度升高,会造成排烟温度偏高,损失增加。这是因为高负荷炉膛温度高,煤粉量大,总风量过低,炉膛烟温会有所升高,虽然水冷壁吸热会有所增加,但不足以抵消风量减少整体烟温提高的部分。另外由于缺风,导致燃烧推迟甚至在水平烟道形成二次燃烧,也造成排烟温度升高。

结束语：

低氧燃烧时飞灰可燃物和炉渣可燃物对锅炉效率的影响不是很大；当氧量降低时，会造成排烟温度的升高，会产生一定的排烟热损失；虽然氧量降低时，辅机的电耗会降低，但是考虑到煤质的影响，改变不是很大；当煤较易燃尽，低氧燃烧时飞灰可燃物、炉渣可燃物没有升高，但氧量过低会造成一氧化碳等可燃气体燃烧不完全，建议控制烟气含氧量≥1.0％，以防止不完全燃烧气体的产生，造成燃煤量增加。

参考文献：

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[2]陈振龙.神华煤低氧燃烧效果及应注意的问题[J].热力发电.2017(01)

[3]熊家政,汪洋洋,柳楷玲.高温低氧燃烧锅炉传热特性研究[J].工业炉.2017(01)