CN102734833A

CN102734833A - 一种用于降低氮氧化物排放的锅炉优化方法

Info

Publication number: CN102734833A
Application number: CN2012101865423A
Authority: CN
Inventors: 付林
Original assignee: China Shenhua Energy Co Ltd; Beijing Guohua Electric Power Co Ltd; Hebei Guohua Dingzhou Power Generation Co Ltd
Current assignee: China Shenhua Energy Co Ltd; Beijing Guohua Electric Power Co Ltd; Hebei Guohua Dingzhou Power Generation Co Ltd
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开了一种降低氮氧化物排放的锅炉优化方法，该锅炉为600MW机组锅炉，该锅炉的炉膛由下至上依次分为述AA层、A层、AB层、B层、BC层、C层、CD层、D层、DE层、E层、EF层、E层、FF层及OFA层，该方法包括：对所述锅炉的AA层二次风挡板开度设置-40%偏置投自动；对所述锅炉的AB层二次风挡板开度设置-10%偏置投自动；将所述锅炉的BC层二次风挡板开度设置为20~30%；对所述锅炉的CD层及DE层二次风挡板开度设置无偏置投自动；对所述锅炉的EF层、FF层以及OFA层二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；对所述锅炉的二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；以及将所述锅炉的周界风挡板于所述锅炉的给煤机转速为其额定转速的80%以上时的开度设置为70%。该方法实现了低NO_x排放。

Description

一种用于降低氮氧化物排放的锅炉优化方法

技术领域

本发明涉及锅炉领域，具体地，涉及一种用于降低氮氧化物排放的锅炉优化方法。

背景技术

上海锅炉生产厂生产600MW机组锅炉是引进美国CE公司70年代产品。锅炉设计NO_x排放量为350mg/Nm³，因我国设计、制造、安装等工艺质量不能达到要求，实际上该锅炉在额度负荷下运行时，NO_x排放量均在600～650mg/Nm³。

通过分析锅炉燃烧过程NO_x生成基理：

而锅炉内生成的NO_x主要分热力型NO_x及燃料型NO_x，然而试验证明，燃料中固有N生成的NO_x仅保留了10％，90％的NO_x在氧气作用下还原成N₂，所以，正常运行时锅炉燃烧形成NO_x主要是热力型NO_x，即送入炉内参加燃烧空气中含N量。

根据形成NO_x基理，只要降低高温燃烧区域含氧量就能控制NO_x生成量，但如果降低高温燃烧区域炉膛含氧量，该区域极易出现还原性气体H₂S和CO，还原性气体形成，易加剧锅炉结焦和高温硫腐蚀。所以控制NO_x的同时一定要兼顾锅炉安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于降低氮氧化物排放的锅炉优化方法，该方法可解决上述现有技术中所存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于降低氮氧化物排放的锅炉优化方法，该锅炉为600MW机组锅炉，该锅炉的炉膛由下至上依次分为述AA层、A层、AB层、B层、BC层、C层、CD层、D层、DE层、E层、EF层、E层、FF层及OFA层，该方法包括：对所述锅炉的AA层二次风挡板开度设置-40%偏置投自动；对所述锅炉的AB层二次风挡板开度设置-10%偏置投自动；将所述锅炉的BC层二次风挡板开度设置为20~30%；对所述锅炉的CD层及DE层二次风挡板开度设置无偏置投自动；对所述锅炉的EF层、FF层以及OFA层二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；对所述锅炉的二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；以及将所述锅炉的周界风挡板于所述锅炉的给煤机转速为其额定转速的80%以上时的开度设置为70%。

其中，该方法还可包括：将对应于所述A、C、E层的磨煤机分离器挡板开度设置为50-52%，对应于所述B、D、F层的磨煤机分离器挡板开度设置为45-46%。

其中，该方法还可包括：在所述锅炉的一次风风量不准确、一次风风量自动不能投入、且所述锅炉的磨煤机出口温度为70℃的情况下，将所述锅炉的冷热风调门开度之和设置为75%。

通过上述技术方案，对炉膛配风进行了优化，使得高温燃烧区域炉膛含氧量保持在一较佳水平（即3-5%），可减少NO_x生成量。另外，适当降低周界风量，可以保证锅炉贴壁风量，避免了高温燃烧区域因降低氧量出现还原性气体含量升高带来的不理因素。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为示出了锅炉炉膛的层次布局的示意图；

图2为示出了周界风挡板开度与给煤机的转速百分比之间的关系的示意图；

图3为示出了优化配风之后炉膛差压与锅炉负荷之间的关系的示意图；

图4为示出了优化配风之后OFA层挡板开度与锅炉负荷之间的关系的示意图；以及

图5为示出了采用本发明的优化方法之后锅炉负荷及氮氧化物排放量的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

前面文中提及锅炉正常运行中，降低NO_x排放主要取决于物理氮含量，而降低物理氮主要措施降低炉膛含氧量。在无试验数据情况下，过度降低炉膛含氧量势必造成CO、H₂S气体大量产生，对于燃烧高硫煤电厂势必加剧受热面高温腐蚀，所以在设备不改造前提下降低NO_x实际上存在一定风险，为了避免出现风险，需要进行不同负荷下变氧量工况还原气体测量。不同负荷下变氧量试验分析：

表1 360MW负荷变氧量试验结果

从360MW负荷两个变氧量试验结果看，不论是小氧量运行，还是大氧量运行，燃烧器区域壁面气氛中的CO含量都小于0.2%，即低负荷运行，锅炉出现高温腐蚀的可能性很小。低负荷运行时，锅炉排烟温度较低，防止低温腐蚀是一项重要工作。根据对神华高硫煤的试验研究结果，煤中含硫量达到1.5%时，烟气的酸露点为117.2℃。夏季和秋季，锅炉在低负荷运行时排烟温度不会低于117.2℃，而在冬季和春季需要将空气预热器进口冷风温度提高到25℃以上，以防止发生低温腐蚀。从锅炉运行的经济性考虑，在试验氧量范围内，过热蒸汽温度、再热蒸汽温度基本能达到额定值。平均氧量为4.3%）比平均氧量为4.9%锅炉效率高，风机电耗低，所以360MW负荷运行时，推荐锅炉运行氧量维持在4.3%左右。

表2 400MW负荷变氧量试验结果

从400MW负荷变氧量试验结果看，两个工况燃烧器区域壁面气氛中CO含量均小于0.2%，排烟温度都大于117.2℃。即400MW负荷运行时，锅炉发生高温腐蚀和低温腐蚀的可能性都很小。在试验工况的氧量范围内，炉膛壁面气氛中CO含量变化不大。锅炉运行氧量的确定，着重考虑汽温特性和机组运行的经济性。T-01工况与T-02工况相比，T-02工况一次风机、送风机和引风机电耗比T-01工况小，锅炉效率比T-01工况高。因此400MW负荷运行时，锅炉运行氧量控制在4.0%比较合理。

表3 500MW负荷变氧量试验结果

从500MW负荷变氧量试验结果看，两个工况炉膛燃烧器区域壁面气氛中CO含量，明显比360MW负荷和400MW负荷高，烟气中CO含量最高值达到0.7%，但两个试验工况氧量变化对烟气中CO含量影响不大，T-12工况个别部位CO含量略比T-11工况大，如果继续降低氧量运行，CO含量会继续升高，所以建议500MW负荷运行时，锅炉运行氧量仍然控制在4.0%。

表4 600MW负荷变氧量试验结果

600MW负荷炉膛燃烧器区域壁面气氛中CO含量比500MW负荷有所增高。从3个变氧量试验工况来看，氧量增大或减小，燃烧器区域壁面气氛中CO含量没有显著变化。提高运行氧量CO含量没有明显减少，而有可能使炉内SO₃生成量增加。烟气中的SO₃能够穿过灰渣层，在管壁灰渣层的接触面，与M₂SO₄、Fe₂O₃反应，生成M₃Fe(SO₄)₃,反应式为3M₂SO₄+Fe₂O₃+3SO₃→2M₃Fe(SO₄)₃然后，管壁再形成新的Fe₂O₃层，管壁受到腐蚀。

氧量过小燃烧器区域壁面气氛中CO含量必然会增加，形成还原性气氛，燃料中的FeS₂在燃烧过程中分解产生FeS和S原子；同时燃料中的S原子在还原性气氛的燃烧条件下也可生成H₂S，一部分H₂S又和SO₂反应生成原子S。在还原性气氛中没有过剩的氧原子，S原子便和Fe反应生成FeS，从而使管壁遭受腐蚀。

目前锅炉运行时飞灰可燃物含量比较小，高氧量运行势必造成风机电耗增加，排烟损失增大。低氧量运行尽管锅炉效率较高，风机电耗较小，但发生H₂S高温腐蚀的可能性增加。所以在燃用现高硫煤种的情况下，600MW负荷运行时，推荐锅炉运行氧量维持在3.5%左右，不燃用高硫煤氧量可控制在3.0％。

综上，使600MW机组锅炉的高温燃烧区域炉膛含氧量保持在3-5%，既可降低氮氧化物排放，亦可避免CO、H₂S气体大量产生。为实现将高温燃烧区域炉膛含氧量保持在3-5%，特提出以下方法。

图1为示出了锅炉炉膛的层次布局的示意图。如图1所示，本发明提供了一种用于降低氮氧化物排放的锅炉优化方法，该锅炉为600MW机组锅炉，该锅炉的炉膛由下至上依次分为述AA层、A层、AB层、B层、BC层、C层、CD层、D层、DE层、E层、EF层、E层、FF层及OFA层，该方法包括：对所述锅炉的AA层二次风挡板开度设置-40%偏置投自动；对所述锅炉的AB层二次风挡板开度设置-10%偏置投自动；将所述锅炉的BC层二次风挡板开度设置为20~30%；对所述锅炉的CD层及DE层二次风挡板开度设置无偏置投自动；对所述锅炉的EF层、FF层以及OFA层二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；对所述锅炉的二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；以及将所述锅炉的周界风挡板于所述锅炉的给煤机转速为其额定转速的80%以上时的开度设置为70%。藉此，可对炉膛配风进行了优化，使得高温燃烧区域炉膛含氧量保持在一较佳水平（即3-5%），可减少NO_x生成量。另外，适当降低周界风量，可以保证锅炉贴壁风量，避免了高温燃烧区域因降低氧量出现还原性气体含量升高带来的不理因素。

图2为示出了周界风挡板开度与给煤机的煤量对应转速百分比（即给煤机实时煤量对应转速与额定转速之比）之间的关系的示意图；图3为示出了优化配风之后炉膛差压与锅炉负荷之间的关系的示意图；图4为示出了优化配风之后OFA层挡板开度与锅炉负荷之间的关系的示意图；以及图5为示出了采用本发明的优化方法之后锅炉负荷及氮氧化物排放量的曲线图。

在设备不进行任何改造前提下，围绕提高锅炉效率和降低NO_x排放全面开展运行优化调整试验，从中找出最佳运行工况，通过修改DCS控制逻辑实现优化配风调整，在确锅炉安全、稳定、经济运行前提下找出最佳运行调整方案，成功实现了低氮燃烧。如图5所示，NO_X排放量可保持在350mg/Nm³左右或以下，按照全年平均负荷450MW计算，年降低NO_x排放量为2438.88-3653.152吨，为改善大气污染作出了重大贡献。

另外，通过以上优化调整锅炉再热器减温水量在600MW负荷下不超过15t/h，比优化前降低30t/h左右，影响发电煤耗降低1.2g/kWh；锅炉效率达到94.28％比设计值提高0.72％，降低机组发电煤耗2.414g/kWh，年按发电量69亿度计算年节约标煤16656.6吨，年节约燃料成本499.698万元。

所述锅炉的A、B、C、D、E、F中每一层对应一磨煤机及一喷燃机。喷燃机将磨煤机的输出的煤粉输入至炉膛的四个角，为了避免喷燃机喷口烧损和喷燃器区域结焦，优选地，所述方法还可包括：将对应于所述A、C、E层的磨煤机分离器挡板开度由原来的45-46%设置为50-52%，从而使得煤粉细度由原来的R₉₀=13-17%变为R₉₀=20-25%，对应于所述B、D、F层的磨煤机分离器挡板开度保持不变，依旧为45-46%。

优选地，该方法还可包括：在所述锅炉的一次风风量不准确、一次风风量自动不能投入、且所述锅炉的磨煤机出口温度为70℃的情况下，将所述锅炉的冷热风调门开度之和设置为75%。藉此可降低一次风风量300t/h左右，一次风风量降低增加锅炉贴壁二次风风量，降低了锅炉结焦几率，锅炉排烟温度比之前降低了约7℃左右。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种用于降低氮氧化物排放的锅炉优化方法，该锅炉为600MW机组锅炉，该锅炉的炉膛由下至上依次分为述AA层、A层、AB层、B层、BC层、C层、CD层、D层、DE层、E层、EF层、E层、FF层及OFA层，该方法包括：

对所述锅炉的AA层二次风挡板开度设置-40%偏置投自动；

对所述锅炉的AB层二次风挡板开度设置-10%偏置投自动；

将所述锅炉的BC层二次风挡板开度设置为20~30%；

对所述锅炉的CD层及DE层二次风挡板开度设置无偏置投自动；

对所述锅炉的EF层、FF层以及OFA层二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；

对所述锅炉的二次风挡板开度设置+15%偏置投自动；以及

将所述锅炉的周界风挡板于所述锅炉的给煤机转速为其额定转速的80%以上时的开度设置为70%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

将对应于所述A、C、E层的磨煤机分离器挡板开度设置为50-52%，对应于所述B、D、F层的磨煤机分离器挡板开度设置为45-46%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在所述锅炉的一次风风量不准确、一次风风量自动不能投入、且所述锅炉的磨煤机出口温度为70℃的情况下，将所述锅炉的冷热风调门开度之和设置为75%。