配风方式对锅炉氮氧化物排放影响的研究

第30卷第6期 2010年6月

动 力 工 程 学 报

Vol.30No.6 June2010

文章编号:1674 7607(2010)06 0405 04 中图分类号:TK223.26 文献标识码:A 学科分类号:470.30

配风方式对锅炉氮氧化物排放影响的研究

肖 琨, 陈 飞, 陈 楠, 郑 路

(上海电气电站技术研究与发展中心燃烧技术研究所,上海200241)

摘 要:针对吴泾电厂和台山电厂2台炉型相同、结构基本一致的600MW亚临界锅炉在运行中存在NOx排放不一致的问题,采用数值计算方法进行了分析.结果表明:表征炉膛气氛的CO浓度

分布与NOx排放存在密切关系;配风方式决定了炉膛内氧化还原性气氛的分布,并影响NOx的生成和排放;增大炉膛上部燃烧器喷口的风量有利于在炉膛下部形成还原性气氛,从而降低NOx的排放,但其缺点是会导致燃烧效率下降,因此需综合考虑各种因素后采用适当的锅炉配风方式.关键词:电站锅炉;配风方式;CO浓度分布;NOx排放;数值计算

EffectofAirDistributionModeonNOxEmissionofBoilers

XIAOKun, CHENFei, CHENNan, ZHENGLu

(CombustionTechnologyInstitute,ShanghaiElectricPowerGenerationTechnology

ResearchandDevelopmentCenter,Shanghai200241,China)

Abstract:AimingattheproblemofnoncoincidenceofNOxemissionoftwo600MWsubcriticalboilersinoperationwithsamefurnaceappearanceandstructure,analysiswascarriedoutbynumericalcalculationmethod.ResultsshowthatthereiscloserelationshipbetweenCOconcentration,whichstandsforthefur naceatmosphere,andNOxemission.Airdistributionmodedeterminestheoxidizingandreducingatmos pheredistributioninthefurnace,thusithaseffectonNOxformationandemission.Increasingtheairflowrateofupperburnerswillbehelpfultoformreducingatmosphereinthelowerpartofthefurnaceandre duceNOxemission,whilecombustionefficiencywillbedecreased.Inordertoadoptproperairdistributionmodeforboiler,allthefactorsshouldbecomprehensivelyconsidered.

Keywords:utilityboiler;airdistributionmode;COconcentrationdistribution;NOxemission;numericalcalculation

大容量锅炉的配风方式对锅炉燃烧的稳定性、燃烧效率及NOx的排放等运行特性影响很大.吴泾电厂八期600MW机组和广东台山一期600MW机组均为上海锅炉厂有限公司最早设计的600MW控制循环锅炉.2台锅炉炉型相同,结构基本一致,燃用煤种也基本相同,均为神府东胜煤.2台锅炉均采用对冲同心正反切圆燃烧系统,并采用起转二次

收稿日期:2009 12 07

风偏置角的概念代替了传统假想切圆的概念,亦即

一次风(包括周界风)的假想切圆接近0 ,下部风箱的辅助风形成正切的假想切圆,起起旋作用,而上部风箱的辅助风和燃尽风(OFA)形成反切的假想切圆,起消旋作用.吴泾电厂锅炉的一次风喷嘴采用不等间距布置,上面3层间距较大,下面2层间距较小,而台山电厂锅炉的一次风喷嘴则采用等间距布

作者简介:肖 琨(1982 ),男,山东淄博人,助理工程师,硕士研究生,主要从事电站锅炉燃烧技术方面的研究.

电话(Tel.):15000929156;E mail:xiaokun@shanghai http://www.77cn.com.cn.

#406#

动 力 工 程 学 报

第30卷

置.2台锅炉的一次风喷嘴总距离相等,其燃烧器喷嘴简化图见图1.吴泾电厂锅炉上部喷嘴的间隔较大,一方面是为了减轻残余旋转;另一方面是为了降低上部区域的热负荷,避免结渣[1].但在长期运行中发现,吴泾电厂机组的NOx排放量低于台山电厂的机组,笔者对造成这2台锅炉NOx排放量不同的原因进行了分析

.

(1)占优势;在还原性气氛下,则按反应(2)进行.低NOx燃烧技术的本质就是创造还原性气氛,形成还原区并延长煤粉在还原区的停留时间,让反应按照反应(2)进行.

HCN/NHi+O2

HCN/NHi+NO2+ 1.4 锅炉内流场的分布

(1)(2)

锅炉内流场的分布对煤粉与氧化剂的混合有重要影响.煤粉与氧化剂的混合时机对局部区域的反应气氛和反应温度均会产生影响,进而影响NOx的生成.

2 对2台锅炉NOx排放不同的分析

笔者对吴泾电厂和台山电厂锅炉的结构和运行数据[3 4]进行了分析,认为造成2台锅炉NOx排放不同的原因包括以下几方面.2.1 结构上的原因

由于吴泾电厂锅炉上部一次风喷口间距较大,其相应的二次风喷口面积也比较大.当电厂运行时,一般采用均等配风,各层风门开度一致.因此,吴泾电厂锅炉的二次风分布类似于倒三角配风方式,上部的风量大,下部的风量小.这样的配风方式易于在下部区域造成缺氧环境,符合分级燃烧的理念,因此

图1 燃烧器喷口示意图Fig.1 Schematicofburnernozzle

有利于NOx排放的降低.2.2 顶部OFA的作用

OFA可导致炉膛下部缺氧燃烧,并抑止NOx的生成.此外,OFA和上层辅助风还会压住火焰,不

[6]

使其上飘,因而可控制火焰位置及煤粉燃尽,延长煤粉在下部还原区的停留时间,进而抑止NOx的生成.在锅炉厂的燃烧设备说明书中,一般推荐投用下面5层燃烧器,关闭顶层FF二次风.但在2个电厂锅炉的实际运行中,FF二次风均是打开的,所不同的是吴泾电厂锅炉的风门开度为100%,大于下部各二次风门的开度,而台山电厂锅炉FF二次风的风门开度则与下部二次风门开度相同.因此,吴泾电厂锅炉的FF二次风量大于台山电厂锅炉.FF二次风可以起到OFA的作用,增大FF二次风,有利于降低NOx的排放.

2.3 锅炉上部喷嘴间隔拉开的作用

一般,锅炉的高温区主要位于上部燃烧器区域,是热力型NOx的主要生成区.吴泾电厂锅炉的上部喷嘴间隔较大,减轻了燃烧器上部区域的热负荷,因而降低了热力型NOx的生成.

[5]

1 影响锅炉NOx排放的因素

1.1 煤种

煤种对NOx排放的影响主要体现在: 挥发分含量.挥发分含量越高,煤粉越易于着火燃尽,也越易于采用低NOx燃烧技术;!燃料的含氮量.通常,在相同的燃烧条件下,含氮量越高,NOx的排放也越高.

1.2 炉膛容积热负荷

炉膛容积热负荷主要影响热力型NOx的生成.当温度在1800 C以上时,温度每升高100K,热力型NOx的生成速度将增大6~7倍.一般,热力型NOx约占普通锅炉NOx排放量的10%左右[2].1.3 炉膛主燃烧器区域气氛及炉膛在还原区停留

的时间

炉膛主燃烧器区域气氛主要影响燃料型NOx的生成.燃料中的氮生成中间产物HCN和NHi,然后中间产物按照反应(1)和反应(2)生成NO或N2[3]3 数值计算工况的设定

第6期

肖 琨,等:配风方式对锅炉氮氧化物排放影响的研究

表2 各工况下炉膛出口NOx的浓度

#407#

采用数值计算的方法进行了分析.锅炉各工况的风量设置示于表1.其中,工况1为吴泾电厂锅炉均等配风的工况,各层风速相等;工况2为吴泾电厂锅炉按照台山电厂锅炉均等配风时风量进行配风的工况,其上面3层风速减小,下面2层风速增大;工况3为吴泾电厂锅炉增大OFA和FF时的工况;工况4为吴泾电厂锅炉关闭FF二次风,其他各层为均等配风的工况;工况5为吴泾电厂锅炉上面5层燃烧器的工况;工况6为台山电厂锅炉均等配风的工况;工况7为台山电厂锅炉按照吴泾电厂锅炉均等配风时风量进行配风的工况.

表1 电厂锅炉各工况的风流量设置

Tab.1 Airflowratesettingsatdifferentoperational

conditionsof …… 此处隐藏：8929字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……