火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整

发表时间:2020/10/14   来源:《当代电力文化》2020年15期   作者:陈嘉庆
[导读] 低氮燃烧过程中会排放氮氧化物(NOx),
        陈嘉庆
        青海百河铝业有限责任公司   青海省西宁市   810000
        摘要低氮燃烧过程中会排放氮氧化物(NOx),对生态环境和入体健康产生危害采用专业方法,实施火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整,能够对NOx排放量进行有效控制,提高生产效率,减少环境、生态问题文章简要分析低氮燃烧技术情况,制定低氮燃烧器改造方案,对其运行过程进行优化
        关键词:火电厂;低氮燃烧;锅炉改造
        引言
        国家一直很重视火电厂大气污染物排放情况,出台了各类法律法规和防治政策。火电厂运营发展过程中,除了考虑经济效益之外,还要兼顾环境问题,思考如何减少大气污染物排放量,并提出有效的实施方法。事实上,火电厂锅炉改造能够有效控制NOx排放量,减少环境及空气污染,实现环境保护效益及目标。
        1.火电厂概述
        火电厂其实是火力发电厂的简称,火电厂的主要产电方式就是通过一定的可燃物,目前主要是煤炭资源,充当燃料,将各类型能源转化数次过程最终产出电能。其产电的过程,大致是煤炭燃料在经过燃烧后,使得锅炉中的热水沸腾生成蒸汽,将其中燃料的化学能转变为热能,其产出的蒸汽积攒到一定程度后,其压力使得汽轮机进行旋转,从而将热能转变为机械能,即汽轮机带动发电机高速旋转,最终将机械能转变为人们所需要的电能,即电力资源。对于火力发电来说,往往会用到主要的原动机,这类原动机就是指蒸汽机或者说是燃气轮机,有些较为落后的发电站则会使用到内燃机,其工作原理都是通过高温、燃气、高压蒸汽使得透平变成低压空气和冷凝水的压降产生电力资源的。
        目前,我国现阶段的火电厂则与建国初期有着明显差别,其火电厂主要产出的能源就是电能和热能。大致由5个系统组成,即燃烧系统、燃料系统、汽水系统、电气系统、控制系统等。根据系统的组成,实际生产电能环节中需要使用到相应的设备,比如说汽轮机、发电机、锅炉等。主要安装于发电厂内的主厂房中,而其他的配电装置和主变压器则置放于室外或者是独立空间。而某些辅助用设备,比如说供水设备、给水系统、除尘设备、水处理设备、燃料储运设备等,有些安装于主厂房中,有些则置放于辅助建筑物内或者是户外露天地。
        而我国的火力发电根据不同的应用和设备,以及消耗资源不同,可以分为不同类型的火力发电厂。按照原动机分:燃气轮机发电厂、蒸汽燃气轮机发电厂、凝气式汽轮机发电厂;按照燃料分:燃气发电厂、余热发电厂、燃煤发电厂和各类型垃圾和工业废料为燃料的发电厂;按照偷出能源分:热电厂、凝气式发电厂;按照发电厂装机容量分:小容量发电厂、中容量发电厂、大中容量发电厂、大容量发电厂;按照蒸汽压力和温度分:低温低压发电厂、中温中压发电厂、高温高压发电厂、超高压发电厂、亚临界压力发电厂、超临界压力发电厂、超超临界压力发电厂等。   
        2.低氮燃烧技术情况
        降低NOx排放,能够对大气污染进行有效控制。该过程中,以低氮燃烧技术为主,烟气脱硝技术为辅。其中,低氮燃烧技术与NOx生成机理存在关联性,主要构成元素有低氧燃烧、烟气再循环等。通过在纵向位置设置燃烧器,促进氧化还原、主还原、燃尽区三个板块的形成。该过程中,还能够依据各锅炉情况,在合适的位置归放燃烧器,便于锅炉内部有机染料和配风低温、低氧燃烧,并实现分区和分级,从而对NOx排放量进行有效控制,达到良好的清洁燃烧效果。
        3.低氮燃烧器改造方案
        3.1优选燃烧器
        依据实际要求,制定科学的低氮燃烧器改造方案,以此为参照,对燃烧器进行优选。水平浓淡燃烧器和垂直浓淡燃烧器在国内应用普遍。前者主要作用是分离水平方向煤粉,使其浓淡分开,在炉内脱硫工作中应用普遍,射流偏向炉内中心位置,具备很强的径直卷吸能力和风包煤效果。垂直浓淡燃烧器与其原理相同,使用过程恰相反,着重负责垂直方向煤粉分离工作,实施效果非常好。

燃烧器类型选择切忌盲目,除了把炉内浓淡煤粉隔开之外,还要全面掌握分离比例、各类参数情况等,严禁炉内有低氮残留。
        3.2改造主燃烧器
        改造主燃烧器时,不仅要对主燃烧器标准高度进行确定,还要对四角风箱风道、挡板风箱位置等进行科学固定,更换全部喷口、弯头等,确保各构件均达标。最末层以轴向插人式等离子燃烧器形式存在,还要对余下一次风燃烧器进行更改,使其转换为浓淡燃烧器,上浓下淡或者下浓上淡。该背景下,高耐热性钢板应用效果好,使四层中间二次风喷口保持封闭状态,同时更换余下的二次风喷口,还要兼顾贴壁风喷口布置,确保水冷壁表层有足够的氧气,避免因氧气量不达标,出现围炉内温度过高、结渣,发生腐蚀。除此之外,还需要更改其余二次风喷口,使射流方向发生改变,对一次风射流方向和其他二次风喷口角度进行重点控制,使前期缺氧燃料和后期供给氧得到充分混合。
        3.3科学设计OFA喷口和二次风
        尽管锅炉燃烧系统相对比较复杂,但OFA喷口结构则比较简单,在业内备受青睐。实践中,需要在原有系统基础上再次对OFA喷口进行应用,发挥其优势的同时,兼顾反切性能,对炉内气流进行有效控制,使炉内出烟口温度正常。假使原OFA喷口尺寸、风速设置、风量等各指标等不能够契合低氮燃烧技术改造要求,可直接封堵耐热版,也可以对其进行二次改造。将大比例二次风布置在燃烧器上端,便于分级燃烧炉内空气,减少氮氧化物,使锅炉得到充分燃烧。同时,还要在二次风设计中,考虑燃尽区位置、大小等指标。
        4.低氮燃烧运行优化方案
        4.1优化调整一二次风和周界风
        风量变化会对氮氧化合物浓度产生影响,如果风量过大,炉内氧气含量和氮氧化合物浓度都比较低。依托机组各功率运行情况调整,对比正倒宝塔等配风方法,可知,倒宝塔配风运行产生的氮氧化物少,不会影响大气。综合考量氮氧化物、锅炉燃烧效率对等指标,将各层二次风开度作为重要控制元素,且不得超过70%,上层二次风开度和各层周界风开度分别在35%和15%-20%之间,给出优化调整方案。
        4.2调整燃烧器摆角和燃尽风
        分析低氮燃烧时氮氧化物生成量,调整燃烧器摆角和燃尽风非常关键。调整燃尽风摆角,使之向上倾斜,既能够规避锅炉两侧气温偏差,还能够达到良好的摆角运行效果,缩短运行时间。燃尽风优化调整,稳定锅炉内总分量的同时,依据具体运行情况,使燃尽风挡板增大,对氮氧化物排放量和飞灰参数进行有效控制。
        4.3调整炉内含氧量
        事实上,科学调整炉内含氧量,也能够优化低氮燃烧运行过程。通过对炉内含氧量进行控制,避免生成太多氮氧化物。当炉内含氧量比较低时,会排出少量氮氧化物。但试验表明,倘若炉内含氧量太低,会增加飞灰可燃物。为避免这种情况,要科学控制炉内氧量,以2.5%-3.5%为宜。除了对火电厂氮氧化物排放量进行有效控制,还要对锅炉燃烧效率进行兼顾。
        结语
        火电厂锅炉低氮燃烧改造工作技术性强,工艺标准高,专业要求严格,实施过程复杂。这项工作能够使锅炉燃烧工作效率得到明显提高,并对氮氧化物排放量进行有效控制,提高火电厂日常工作及服务质量。随着环保意识的增强,相关从业人员要对生态环境质量加以保护,依据外部情况,升级改造锅炉低氮燃烧,使其满足工艺生产及社会发展要求,增强设备性能,实现生产效益和环境效益。
        参考文献
        [1]唐利兴.火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化分析[J].机械管理开发,2018 (01): 63-64.
        [2]袁宏伟,陈启召.660MW发电机组对冲燃煤锅炉低氮燃烧改造及运行优化试验[J].广东电力,2016, 29 (11): 26-30.
        
        
       
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