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【摘要】在当前,我国经济社会处在不断发展的阶段中,对电力资源的需求也不断提高,特别是在当前电力资源成为人们生活和生产的重要支撑,无论是生活日常还是科技发展进步,都需要电力资源的支持。对此,为满足国家的可持续发展道路,就要相应的实施火电厂锅炉低氮燃烧改造,从根本上解决火电厂的污染问题。在本文中,分析了火电厂锅炉的低氮燃烧改造,希望为相关研究提供参考,促进电力发展的不断优化。
【关键词】火电厂锅炉;低氮燃烧;改造;运行;优化
在我国,发电方式各种各样,其中有核电、水力、火力、风力等数种发电方式。但就以当前中国的科技水平来说,其火力发电还是主要产电方式。虽然其火力发电产出的电力资源相当可观,但是该类产电方式对环境的污染较为严重,有时会达到一个无法接受的程度。为了减少环境污染,本研究分析了火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整策略。
一、火电厂概述
(一)火电厂
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。
(二)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。
二、低氮燃烧器改造方案
(一)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。
(二)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。最末层以轴向插入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。
(三)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。
三、低氮燃烧运行方案的优化对策
(一)对一二次风和周界风进行优化和调整
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。
(二)对燃烧器摆角和燃尽风进行调整
分析低氮燃燒时氮氧化物生成量,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。
(三)对炉内含氧量进行调整
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。
四、结束语
综上所述,在火电厂锅炉低氮燃烧改造中,需要很强的工艺标准和技术,并且对专业要求十分严格,需要十分复杂的流程。但是该工作能够显著提高锅炉的燃烧工作效率,有效控制氮氧化物排放量,保证火电厂的日常工作质量。在当前,人们的环保意识不断提高,相关从业人员更需要加强锅炉低氮燃烧的升级改造,提高设备性能,取得经济效益和环境效益的双重提高。
【参考文献】
[1]火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化分析[J]. 唐利兴. 机械管理开发. 2018(01).
[2]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]. 袁宏伟,陈启召. 广东电力. 2016(11).
[3]李逸.分析火电厂低氮燃烧技术改造对自然循环锅炉燃烧运行的影响[J].智库时代,2018(43):122+124.
【关键词】火电厂锅炉;低氮燃烧;改造;运行;优化
在我国,发电方式各种各样,其中有核电、水力、火力、风力等数种发电方式。但就以当前中国的科技水平来说,其火力发电还是主要产电方式。虽然其火力发电产出的电力资源相当可观,但是该类产电方式对环境的污染较为严重,有时会达到一个无法接受的程度。为了减少环境污染,本研究分析了火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整策略。
一、火电厂概述
(一)火电厂
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。
(二)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。
二、低氮燃烧器改造方案
(一)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。
(二)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。最末层以轴向插入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。
(三)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。
三、低氮燃烧运行方案的优化对策
(一)对一二次风和周界风进行优化和调整
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。
(二)对燃烧器摆角和燃尽风进行调整
分析低氮燃燒时氮氧化物生成量,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。
(三)对炉内含氧量进行调整
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。
四、结束语
综上所述,在火电厂锅炉低氮燃烧改造中,需要很强的工艺标准和技术,并且对专业要求十分严格,需要十分复杂的流程。但是该工作能够显著提高锅炉的燃烧工作效率,有效控制氮氧化物排放量,保证火电厂的日常工作质量。在当前,人们的环保意识不断提高,相关从业人员更需要加强锅炉低氮燃烧的升级改造,提高设备性能,取得经济效益和环境效益的双重提高。
【参考文献】
[1]火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化分析[J]. 唐利兴. 机械管理开发. 2018(01).
[2]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]. 袁宏伟,陈启召. 广东电力. 2016(11).
[3]李逸.分析火电厂低氮燃烧技术改造对自然循环锅炉燃烧运行的影响[J].智库时代,2018(43):122+124.