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機(jī)組鍋爐脫硝改造后存在問(wèn)題與改進(jìn)措施

文檔作者：黃海斌文檔來(lái)源：山西漳澤電力股份有限公司漳澤發(fā)電分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月16日
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J 電力安全技術(shù) 第17卷(2015年第1期)
機(jī)組鍋爐脫硝改造后存在問(wèn)題與
改進(jìn)措施
黃海斌
(山西漳澤電力股份有限公司漳澤發(fā)電分公司，山西長(zhǎng)治046021)
[摘要]為了適應(yīng)環(huán)保要求降低鍋爐煙氣NOx排放量，對(duì)2臺(tái)鍋爐進(jìn)行了低氮燃燒器改造，
就脫硝改造后發(fā)生的影響鍋爐燃燒效率、氨氣消耗量偏大等問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了加強(qiáng)燃燒調(diào)整、
合理配風(fēng)，提高燃燼風(fēng)壓和氣流強(qiáng)度等改進(jìn)措施，達(dá)到了抑制燃燒過(guò)程中NOx的生成，提高鍋爐燃
燒效率的效果。
[關(guān)鍵詞]脫硝改造；鍋爐效率；燃燒調(diào)整；改進(jìn)措施
1 概述
某公司鍋爐為原蘇聯(lián)制造的ZG-670-B．8—
545KT型、單汽包、自燃循環(huán)、雙爐膛、固態(tài)排渣、
煤粉鍋爐。鍋爐煙氣中的NO 排放直接影響大氣
環(huán)境，為了降低鍋爐煙氣中NO 對(duì)環(huán)境的污染，
該公司進(jìn)行了煙氣脫硝改造，改采用龍?jiān)吹偷紵?
器技術(shù)，以降低爐膛煤粉燃燒過(guò)程中的NO 生成
量，并結(jié)合凱天環(huán)保科技股份有限公司開(kāi)發(fā)的采取
選擇性催化還原(selective catalyt~ reduction，以
下簡(jiǎn)稱(chēng)SCR)法的尾部煙氣脫硝裝置，實(shí)現(xiàn)了鍋爐
煙氣氮氧化物達(dá)標(biāo)排放。
煙氣脫硝裝置運(yùn)行后，由于對(duì)低氮燃燒器運(yùn)行
中風(fēng)粉配合掌握不好，導(dǎo)致對(duì)NO 生成的抑制效
果不佳，氨反應(yīng)器入口NO 含量相對(duì)較高，氨氣
消耗量增大；另一方面，由于設(shè)備改造不完善和運(yùn)
行調(diào)節(jié)不盡合理，導(dǎo)致主、再熱汽溫偏高，減溫水
投入量增大，飛灰含碳量相對(duì)增加，降低了鍋爐運(yùn)
行的經(jīng)濟(jì)性。
2 原因分析
NO 的來(lái)源有2個(gè)方面：一是燃燒時(shí)空氣中的
氮高溫氧化生成的NO(熱力NO)，其活化能非常
強(qiáng)，因此控制燃燒溫度是降低熱力NO的有效措施；
二是煤粉中的氮化合物在煤粉著火燃燒時(shí)，隨揮發(fā)
一 一
分從煤粉中析出與氧發(fā)生反應(yīng)生成的NO 。由于燃
燒調(diào)節(jié)配風(fēng)不合理，一次風(fēng)風(fēng)量大，導(dǎo)致燃料揮發(fā)
分析出，燃燒生成NO ，導(dǎo)致NO 含量增大；同
時(shí)由于二次風(fēng)分級(jí)配風(fēng)不合理，二次風(fēng)較早}昆入強(qiáng)
化燃燒，使著火燃燒區(qū)溫度提高，導(dǎo)致生成大量熱
力NO。由于一次風(fēng)量大，二次風(fēng)}昆入較多，使燃
燒產(chǎn)生還原性的氣體減少，降低了抑制燃料型NO
生成的效果，導(dǎo)致NO 生成量增大，增加了脫硝
氨氣消耗量。
在鍋爐運(yùn)行中，由于一次風(fēng)量大、風(fēng)速較高，
使煤粉著火燃燒滯后，爐膛火焰中心上移。由于低
氮燃燒器以缺氧燃燒為機(jī)理，二次風(fēng)配比較小、混
入時(shí)間推后，使煤粉氣流著火燃燒滯后，煤粉燃燒
不完全；同時(shí)運(yùn)行中一、二次風(fēng)配比不合理，二次
風(fēng)旋流強(qiáng)度大使二次風(fēng)出口旋流擴(kuò)散角增大，推遲
了二次風(fēng)與一次風(fēng)混合，增加了煤粉氣流不完全燃
燒程度。
燃燼風(fēng)布置的不合理使?fàn)t膛燃燒不完全，增大
了飛灰含碳量。低氮燃燒技術(shù)的機(jī)理主要是通過(guò)煤
粉氣流著火燃燒時(shí)的富燃料缺氧燃燒來(lái)控制NO
的生成。而煤粉完全燃燒的實(shí)現(xiàn)則主要由燃燼風(fēng)完
成，即下層噴燃器不完全燃燒后，沒(méi)有完全燃燒的
煤粉顆粒隨煙氣上升，在燃燼風(fēng)區(qū)域與大量的燃燼
風(fēng)混合進(jìn)一步燃燒。但該公司改造時(shí)，將燃燼風(fēng)口
布置在原三次風(fēng)口位置，與上層燃燒器間距3．5 m，
使煙氣中未完全燃燒的顆粒進(jìn)入燃燼風(fēng)區(qū)域時(shí)間過(guò)
第 7卷(2o15年第l期) 電力安全技術(shù)
短，使燃燒生成的NO 在還原性介質(zhì)條件下的分
解還原能力下降，導(dǎo)致?tīng)t膛出口煙氣NO 含量增大
同時(shí)燃燼風(fēng)取自二次風(fēng)箱，運(yùn)行中往往為了控制過(guò)
?？諝饬慷３州^低的二次風(fēng)壓，使燃燼風(fēng)強(qiáng)度不
夠，不能很好地射人爐內(nèi)煙氣，造成其產(chǎn)生的擾動(dòng)
較小，降低了煤粉完全燃燒的水平，導(dǎo)致飛灰含碳
量增大。
由于煤粉在噴燃器出口著火燃燒滯后，使火焰
中心上移，爐膛出口煙溫上升。燃燼風(fēng)大量進(jìn)入使
煙氣量增大，導(dǎo)致對(duì)流受熱面受熱增大，主、再熱
汽溫升高。為控制主、再熱汽溫，增大減溫水使用
量，尤其是再熱汽減溫水的大量使用，使機(jī)組低壓
蒸汽流量增加，高壓蒸汽做功減少，機(jī)組效率降低。
原鍋爐設(shè)計(jì)為富氧燃燒方式，爐膛出口過(guò)剩
空氣系數(shù)約為1．25，煤粉燃燒器風(fēng)粉混合充分能
保證煤粉在爐內(nèi)的完全燃燒，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度約為
12％。但噴燃器改造后，低氮燃燒器是基于缺氧燃
燒、二次風(fēng)滯后混入一次風(fēng)的燃燒模式，原先的煤
粉細(xì)度不能滿足爐膛內(nèi)完全燃燒的要求，造成煙氣
飛灰含碳增大，降低了鍋爐效率。
3 改進(jìn)措施
3．1 加強(qiáng)燃燒調(diào)整 合理配風(fēng)
加強(qiáng)鍋爐燃燒調(diào)整、合理配風(fēng) 達(dá)到既降低
NO 生成又保證煤粉爐內(nèi)完全燃燒的效果。在正常
運(yùn)行中，根據(jù)煤質(zhì)變化合理調(diào)節(jié)一次風(fēng)速，對(duì)揮發(fā)
分高的煤，保持一次風(fēng)粉濃度在1．5～1．7，增大
外二次風(fēng)配比；對(duì)揮發(fā)分低、發(fā)熱量大的煤，保持
一次風(fēng)粉濃度在1．1～1．3，增大內(nèi)二次風(fēng)配比和
二次風(fēng)旋流強(qiáng)度，保證煤粉前期著火燃燒。通過(guò)不
同煤質(zhì)情況下的合理配風(fēng)，使煤粉揮發(fā)物析出和著
火缺氧燃燒在噴燃器出口，使大部分燃料氮化合物
在富燃料條件下進(jìn)入氣相，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料氮化合物生
成NO 的抑制。
同層燃燒器合理配風(fēng)，保證煤粉完全燃燒。根
據(jù)旋流噴燃器對(duì)沖布置的特點(diǎn)，為保證煤粉完全燃
燒，合理配置一次風(fēng)速風(fēng)量，降低一次風(fēng)速，縮短
噴燃器出口煤粉著火距離，保證燃燒穩(wěn)定；各噴燃
器二次風(fēng)配比，采用“前期配風(fēng)小、二次風(fēng)旋流強(qiáng)
度大，后期配風(fēng)大、旋流強(qiáng)度小”的方式，既保證
煤粉前期的缺氧燃燒以降低NO 的生成量，又滿
J
足煤粉后期完全燃燒，防止火焰旋流擴(kuò)散角過(guò)大造
成飛邊結(jié)焦。停運(yùn)噴燃器時(shí)，在保證火嘴不超溫的
前提下，盡量關(guān)小相應(yīng)的一、二次風(fēng)門(mén)，減少進(jìn)入
爐膛的風(fēng)量。根據(jù)氧量調(diào)節(jié)燃燼風(fēng)和燃燒區(qū)域的
風(fēng)量配比，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)煤粉高效燃燒和低NO 排放，
還可通過(guò)控制燃燼風(fēng)防止鍋爐主、再熱汽溫超溫。
3．2 提高燃燼風(fēng)壓和氣流強(qiáng)度
通過(guò)提高燃燼風(fēng)壓和氣流強(qiáng)度，增加燃燼風(fēng)氣
流剛度，確保燃燼風(fēng)能有效射人爐膛煙氣并與煙氣
充分混合。由于二次風(fēng)箱壓力低、燃燼風(fēng)壓低、燃
盡風(fēng)射流穿透力不足，降低了燃燼風(fēng)混合燃燒能力，
使其燃燼作用大幅下降，氧量、排煙量相應(yīng)增大。
所以在保證燃燒穩(wěn)定的情況下應(yīng)盡可能提高二次風(fēng)
壓，增加燃燼風(fēng)的穿透力，提高爐內(nèi)煤粉完全燃燒
程度，降低飛灰含碳量。
3．3 進(jìn)行受熱面改造
根據(jù)設(shè)備改造后運(yùn)行狀況的變化，為降低排煙
溫度，減少主、再熱蒸汽減溫水使用量，建議進(jìn)行
局部受熱面改造置換，適當(dāng)減少低溫過(guò)熱器的受熱
面，合理增大省煤器的受熱面。一方面降低過(guò)熱汽
溫度，減少減溫水量投入；另一方面提高給水溫度。
由于省煤器受熱面的增加，給水吸熱量增大，排煙
溫度下降。給水溫度的提高，造成爐膛吸熱量減小，
燃料消耗減少，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)l生。
通過(guò)鍋爐運(yùn)行中的合理配風(fēng)，使?fàn)t膛燃燒過(guò)
程中的NO 生成量明顯降低，在相同運(yùn)行工況下，
脫硝反應(yīng)器入口NO 量下降；脫硝氨氣消耗量減
少。結(jié)合機(jī)組負(fù)荷變化情況合理調(diào)節(jié)風(fēng)粉配比和鍋
爐送風(fēng)量，在保證燃燒的前提下，滿足了低氮缺氧
燃燒要求，既抑制了燃燒過(guò)程中NO 的生成，也
保證了煤粉完全燃燒，使鍋爐不完全燃燒熱損失明
顯下降，提高了鍋爐燃燒效率。
參考文獻(xiàn)：
1 王文宗．火電廠煙氣脫硫及脫硝實(shí)用技術(shù)[M】．北京：
中國(guó)水利水電出版社，2009．
收稿日期：2014—08—20。
作者簡(jiǎn)介：
黃海斌(1970-)，男，工程師，主要從事鍋爐運(yùn)行技術(shù)工作，
emafl：278199893@qq．com。
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