低NO_x空气分级燃烧技术与锅炉容量的匹配性研究

低NO x 空气分级

燃烧技术与锅炉容量的匹配性研究

王春昌

西安热工研究院有限公司, 陕西西安 710032

[摘 要] 依据锅炉容量特性以及低NO x 空气分级燃烧技术对煤粉气流燃尽过程的影响, 分析了

低N O x 空气分级燃烧技术与锅炉容量的匹配性, 以及空气分级燃烧技术应用于中小容量锅炉的可行性及限制因素。研究结果表明, 包括SOFA 措施在内的深度低N O x 空气分级燃烧技术与600M W 等级以上的大容量机组锅炉匹配较好, 而在300M W 等级以下容量机组锅炉上应用需要解决低NO x 空气分级技术对煤粉燃尽过程的影响问题。

[关 键 词] 锅炉容量; 空气分级; 低NO x ; 燃烧; 煤粉气流[中图分类号] T K16[文献标识码] A

[文章编号] 1002 3364(2010) 05 0006 03

[DOI 编号] 10. 3969/j. issn. 1002 3364. 2010. 05. 006

STUDY ON MATC HABILITY OF LO W NO x STAGED BURNING

TECHNOLOGY FOR AIR WITH THE BO ILER CAPACITY

WAN G Chunchang

Xi an T herm al Pow er Research In stitu te Co Ltd, Xi an 710032, Shaan xi Province, PRC

Abstract :Based o n characters of boiler capacity v ar iation and the influence of low NO x stag ed burning techno logy for air upo n the burn aw ay process o f puvlerized coal w ith air flow , the matchability of said stag ed bur ning technolog y with the bo iler capacity , as well as the feasibility and lim iting factors for a dopting the said staged burning techno logy to medium and sm all capacity boilers, hav e been analysed. Study show s that the said staged bur ning techno logy of air, including m easur es for separating the over fir ed air, is better m atched w ith lar ge capacity boilers for untis above 600MW, how ever, for boiler s of units w ith capacity 300M W, the problem o f said stag ed burning techno logy affecting the burn aw ay process of pulverized co al should be so lved.

Key words :boiler capacity; stag ed air; lo w NO x ; burning; pulverized coal w ith air flow 在近几年投产的600MW 等级以上的机组锅炉中包括远离型空气分级(以下简称SOFA) 措施在内的深度低NO x 空气分级燃烧技术得到了广泛应用, 在将锅炉飞灰可燃物控制在1%左右的条件下, 可将锅炉的NO x 排放量降低到400m g/m (折算O 2为6%, 下

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同) 左右, 极大地节约了尾部烟气脱硝设备的初投资及其运行费用。

低NO x 空气分级燃烧技术是近几年发展起来的系列化技术。在我国, 早期投产的200M W 等级机组以下容量锅炉几乎均未采用低NO x 空气分级燃烧技

作者简介: 王春昌(1955 ) , 男, 陕西蓝田人, 研究员, 从事煤粉燃烧、煤质特性、低NO x 燃烧技术等方面的研究。E m ail:w angch unchang@tpri. com. cn

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术, 而在随后投产的300M W 等级机组容量锅炉中, 138. 3kW/m 3之间, 多数在130kW/m 3左右; 300大多数采用了包括紧凑型空气分级(以下简称COFA) MW 等级机组锅炉q v 的实际取值在83. 3~130. 0措施的适度低NO x 空气分级燃烧技术。

kW/m 3之间, 多数在110kW/m 3左右; 600M W 等级目前, 一些电厂将深度低NO x 空气分级燃烧技术机组锅炉q v 的实际取值在83. 3~123. 0kW/m 3之推广到300M W 等级以下机组锅炉上, 部分锅炉在飞间, 多数在100kW/m 3

以下。由此可见, 600M W 等灰可燃物含量基本不升高的情况下, 获得了N O x 排放级以上的容量锅炉, 其煤粉气流在炉内的停留时间比量降低40%左右的效果, 但也有一部分锅炉飞灰可燃300M W 等级机组锅炉延长了10%以上, 比200M W 物则明显增长。因此, 有必要研究该技术与锅炉容量等级机组锅炉延长了30%左右, 比100M W 等级机组的匹配性。

锅炉延长了40%左右, 这种延长程度足以对煤粉气流的燃尽产生实质性的影响。

1 低NO x 空气分级燃烧技术应用现状

低NO x 空气分级燃烧技术是通过降低燃烧过程的过量空气系数即减少燃烧初期的空气供给等措施来在近几年投产的600M W 等级以上的大容量机抑制燃烧初期乃至燃烧过程的NO x 生成, 但其本身对组锅炉中, 几乎都采用了深度的全炉膛空气分级技术, 煤粉气流燃尽有一定的影响, 这是低NO x 空气分级燃SOFA 风量占总风量的30%左右, 其中燃用烟煤锅炉烧技术在应用中必须考虑的问题。

的NO x 排放量可控制在400m g/m 3, 锅炉飞灰可燃物低NO x 空气分级燃烧技术与煤种有一定的适应的含量通常在1%左右, 表明600MW 等级以上的大性。在煤种一定的条件下, 空气分级程度越深, 降低容量机组锅炉与低NO x 空气分级燃烧技术所采用的NO x 的作用越明显, 对飞灰可燃物的影响也越大, 反深度分级措施基本适应。

之亦然。因此, 实际应用中低NO x 空气分级技术所采在前些年投产的300M W 等级机组锅炉中, 几乎用的空气分级深度及措施主要取决于锅炉NO x 排放都采用了全炉膛分级风设置, 但程度远小于600M W 量及其飞灰可燃物含量之间的平衡, 过分追求NO x 排等级以上的容量锅炉, 其明显特征是只采用了COFA, 放效果将会对燃烧经济性造成影响, 并最终使锅炉飞COFA 风量通常只占总风量的15%左右。这部分燃灰可燃物含量升高。

用烟煤锅炉的NO 3

x 排放量可控制在650mg /m 左右, 锅炉飞灰可燃物的含量通常在1%或更大些, 表明3 锅炉容量与低NO x 空气分级燃烧

300M W 等级机组的容量锅炉与低N O x 空气分级燃技术的匹配性

烧技术所采用的适度分级措施基本适应。

在更早投产的200M W 等级以下机组锅炉中, 几由低NO x 空气分级燃烧技术的总体应用情况看, 乎都未采用空气分级燃烧技术, 即便是燃用烟煤锅炉, 采用SOFA 技术, 且其风量在30%左右的深度低NO x 其飞灰可燃物含量通常都高于1%。

空气分级燃烧技术与600M W 机组锅炉容量是相匹配的; 采用COFA 技术且其风量在15%左右的适度低2 锅炉容量与飞灰可燃物含量

NO x 空气分级燃烧技术与300M W 机组锅炉容量是相匹配的。

在煤种、煤粉细度等外界条件相同的条件下, 锅炉在客观上, 锅炉容量越大, 其炉膛的单位容积越炉膛容积越大, 煤粉气流在炉内的停留时间就越长, 越大, 越有利于煤粉气流的燃尽, 因此越容易抵消低有利于煤粉气流的燃尽。锅炉的单位容积(即每kg 燃NO x 空气分级燃烧技术对煤粉气流燃尽所带来的不料所对应的炉膛容积) 基本上与锅炉容量成正比, 锅炉利影响。由此可见, 锅炉容量越大, 其与低NO x 空气容量越大, 其单位容积也越大, 即其炉膛容积热负荷分级燃烧技术的匹配性越好, 允许空气分级的程度越(q v ) 相对也越低。

深; 锅炉容量越小, 其与低NO x 空气分级燃烧技术的我国100M W 等级机组锅炉q v 的实际取值在匹配性越差, 允许空气分级的程度越浅。

111. 9~163. 9kW/m 3之间, 多数在140kW/m 3以实际上, 对中小容量锅炉而言, 是否适应低NO x

上; 200MW 等级机组锅炉q v 的实际取值在96. 4~

空气分级燃烧技术, 或深度空气分级燃烧技术主要取

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决于其锅炉的单位容积, 即炉膛容积热负荷q v 的取值。

对于300MW 等级以下的贫煤或无烟煤锅炉, 其飞灰可燃物的含量通常在5%左右, 本身已比较高, 显然这部分锅炉并不适宜过度采用深度低NO x 分级燃烧技术, 特别是SOFA 措施。

对于高挥发分烟煤, 由于其燃尽性能优异, 其锅炉的飞灰可燃物通常都比较低。300M W 等级以下的烟煤锅炉, 其飞灰可燃物的含量通常在2%到3%, 甚至低于1%。例如部分易结渣的易燃烟煤, 由于q v 的取值比较小(在100kW/m 3以下) , 其飞灰可燃物含量在1%左右。对于这部分锅炉, 存在着与包括SOFA 措施在内的深度低NO x 空气分级燃烧技术相适应的可能性。因为, 这部分锅炉本身较小的低q v 和燃煤的优异燃尽性能为实施深度低NO x 空气分级燃烧技术提供了一定的炉膛空间。

国内在燃用易燃烟煤的300M W 机组锅炉上进行了数例包括SOFA 措施在内的深度低NO x 空气分级燃烧技术的改造, 在飞灰可燃物基本不升高, 或升高非常有限的情况下取得了降低NO x 排放量30%~40%的良好效果。由此可见, 包括SOFA 措施在内的深度空气分级燃烧技术能够推广应用到燃用易燃烟煤且其q v 的取值比较小的中小容量锅炉上。

(主要是炉膛单位容积) 以及燃煤特性有一定的适应范围。从应用情况看, 深度空气分级燃烧技术比较适应600M W 等级以上的大容量机组锅炉, 而适度空气分级燃烧技术比较适应300MW 等级以上的机组锅炉; 将深度低NO x 空气分级燃烧技术推广到300M W 等级以下容量锅炉上或将适度低NO x 空气分级燃烧技术推广到200M W 等级以下容量锅炉上时, 必须对其与改造对象的适应性进行试验, 以避免产生锅炉飞灰可燃物含量升高等影响。

(2) 在燃用易燃烟煤或褐煤的锅炉, 以及锅炉的单位容积相对比较大, 即q v 的取值比较小的前提条件下, 广泛应用于600M W 等级机组锅炉上的包括SO FA 措施在内的深度空气分级燃烧技术可以推广到300M W 等级以下容量机组锅炉上。

(3) 低NO x 空气分级燃烧技术是一项系列化技术, 其分级深度越深, 降低NO x 排放量的作用越明显, 对燃烧经济性的影响也越大。从抵消低NO x 空气分级燃烧技术对燃烧经济性的影响方面看, 锅炉容量越大, 适应的空气分级深度越深; 反之亦然。

[参 考 文 献]

[1] 王春昌. 锅炉容量变化对炉内燃烧及锅炉选型技术的影

响[J]. 锅炉技术, 2008(5) .

[2] 王春昌. 燃煤锅炉新三区低NO x 燃烧技术的研究探讨

[J]. 热力发电, 2005(4) .

[3] 贺学志, 王春昌. 低N O x 燃烧器的煤质适应性研究[J]. 热

力发电, 2003(8) .

4 结 语

(1) 低N O 空气分级燃烧技术对燃煤锅炉容量

x

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对此, 采用合理的机械密封结构以及合适的密封参数进行改进。新设计的密封环形状简单, 截面尺寸大, 机械强度和耐冲击性好。改进后的机械密封自2007年1月开始投入使用, 寿命达到6~9个月。

搅拌机经常在气蚀工况下运行。

2008年起, 对搅拌器叶轮进行测绘后采用双向不锈钢Duplex SS 制造桨叶。目前, 搅拌机在运行过程中的各项技术参数均达到了设计值。

[参 考 文 献]

[1] 郝志东, 贺克斌. 中国二氧化硫污染控制战略[J].中国环

境科学, 1996, 16(3).

[2] 冯玲. 烟气脱硫技术的发展及应用现状[J]. 环境工程,

1997, 15(2) .

4 吸收塔搅拌机桨叶

每台脱硫吸收塔配置6台搅拌机, 吸收塔搅拌机布置在吸收塔侧壁上, 运行工况较恶劣。同时, 由于系统设计原因, 该搅拌机需对氧化空气及浆液同时搅拌,

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