CN103423766B - 一种提高sncr脱硝效率的燃烧调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，具有以下实施步骤：a.使用锅炉三维温度场在线监测系统实时监测并判断SNCR喷射区域内温度；b.检测所得SNCR喷射器区域超过最佳温度窗口，实行宝塔式给煤给风，加大下层燃烧器一、二次风风量，减小上层燃烧器一、二次风风量，并同时将一次风、二次风出风方向与水平面的夹角下倾一定角度；c.检测所得SNCR喷射器区域低于最佳温度窗口，实行倒宝塔式给煤给风，加大上层燃烧器一次风给煤量及上层一、二次风风量，减小下层燃烧器一次风给煤量及下层一、二次风风量，同时将一次风，二次风出风方向与水平面的夹角上仰一定角度。本发明提高了锅炉燃烧效率，又能减少NOX的生成，同时提高了SNCR的脱硝效率。

Description

一种提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法
技术领域
本发明涉及四角切圆锅炉燃烧调整技术，尤其涉及一种提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法。
背景技术
四角切圆锅炉是燃用低挥发分贫煤和无烟煤的主力炉型，具有如下特点：空气分级供风、燃料分级的燃烧，煤粉在炉内行程长，炉内停留时间长，并且受邻角高温烟气的直接冲刷，强化了燃烧。因而具有炉膛充满度好，扰动大、有利于燃烬、低负荷稳燃。四角切圆锅炉煤种适应性强，特别适合我国煤种多样化的国情。
2011年我国《火电厂大气污染排放标准》给出的NOX排放标准是燃煤锅炉200mg/m3。为了降低锅炉烟气中NOX的排放量，而且能保证高的燃烧效率，部分四角切圆燃烧锅炉采用了选择性非催化还原脱硝系统（SelectiveNon-CatalyticReduction,SNCR）。由于不需要催化剂，为得到较强的化学反应活性，SNCR技术需在较高的炉膛温度（900-1150℃）下，用氨或尿素等氨基还原剂来选择性地还原烟气中的NOX(M.TayyebJaved,Controlofcombustion-generatednitrogenoxidesbyselectivenon-catalyticreduction,J.Environ.Manage.83(2007).251–289)。温度窗口是影响SNCR脱硝效率的最主要因素之一，当喷氨区域温度偏离“温度窗口”（900-1150℃）时，脱硝效率呈直线下降(Zhou,Wei,etal.DesignandTestofaSelectiveNoncatalyticReduction(SNCR)SystemforFull-ScaleRefineryCOBoilersToAchieveHighNOxRemoval.Energy&Fuels,2010.24(7):p.3936-3941),因此，运行过程中如何使喷氨区域内温度长期稳定地处于最佳温度窗口，对保持SNCR高脱硝效率尤为重要，这也是本项发明专利需要解决的问题。机组不同的负荷对应于锅炉的炉膛温度分布也不相同，所以用于向炉膛中喷入还原剂的喷射器也是分若干层布置的，以适应不同锅炉负荷(N.S.Hermine,KazunoriFukasawa,DevelopmentsinNOxabatementandcontrol,IEACR/89,1996)。虽然改变SNCR喷口位置可以在一定范围内使得尿素在温度区间发生反应，但是也有可能所有喷射器布置的区域温度不在温度区间内，这对SNCR脱硝效率不利。三维温度场可视化技术(H.J.Wang,H.C.Zhou，etal.Measurementsonflametemperatureandits3Ddistributionina660MWearch-firedcoalcombustionfurnacebyvisibleimageprocessingandverificationbyusinganinfraredpyrometerMeas.Sci.Technol.,20(2009),pp.1–12;LuoZX,ZhouHC.Acombustionmonitoringsystemwith3-Dtemperaturereconstructionbasedonflameimageprocessingtechnique.IEEETransactionsonMeasurementandInstrumentation,2007,56(5):1877-1882；周怀春等,基于辐射图象处理的炉膛燃烧三维温度分布检测原理及分析.中国电机工程学报,1997.17(1):p.1-4;周怀春,炉内火焰可视化检测原理与技术.2005:科学出版社)，能够实时反映炉膛的温度分布，发现超温或低温现象后，可及时调整给煤及配风，使SNCR喷射器布置区域内的温度处于温度区间内，从而更快捷方便的提高SNCR脱硝效率。但到目前为止，还没有将这种基于三维温度场可视化系统的燃烧调整技术用于提高SNCR脱硝效率中去。
发明内容
本发明的目的在于克服现有四角切圆锅炉应用SNCR技术中存在的低脱硝效率问题，提供一种适用于四角切圆锅炉的提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，该方法可以快速，有效的降低NOX的生成量，提高SNCR脱硝效率。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，具有以下实施步骤：
a.使用锅炉三维温度场在线监测系统实时监测并判断SNCR喷射区域内温度；
b.检测所得SNCR喷射器区域超过最佳温度窗口，实行宝塔式给煤给风，加大下层燃烧器一、二次风风量，减小上层燃烧器一、二次风风量，并同时将一次风、二次风出风方向与水平面的夹角下倾一定角度；
c.检测所得SNCR喷射器区域低于最佳温度窗口，实行倒宝塔式给煤给风，加大上层燃烧器一次风给煤量及上层一、二次风风量，减小下层燃烧器一次风给煤量及下层一、二次风风量，同时将一次风，二次风出风方向与水平面的夹角上仰一定角度。
上述一次风及二次风风向相同，与三次风风向夹角为10度。
上述最佳温度窗口为900-1150度。
上述下倾及上仰角度为5-20度。
本发明的有益效果是：本发明通过调整各层燃烧器给煤及配风，改变四角切圆炉膛火焰中心位置，使SNCR喷射器布置区域内的温度处于温度区间内，从而更快捷方便的提高SNCR脱硝效率。具体而言，超温时调整给煤及配风，火焰中心下移后，起到如下作用：（1）降低SNCR喷射器区域温度，使得尿素在最佳反应温度区间内发生反应，提高SNCR脱硝效率；（2）降低上层燃烧器给煤量，加大下层燃烧器给煤量，相当于增加了煤粉颗粒在燃烧室的停留时间，有利于煤粉的燃尽，提高了锅炉燃烧效率；（3）减少了燃烧区域上部的风量，能够减少燃烧区NOX的生成量；同时，火焰中心下移后，会降低折焰角区域的温度，也会降低NOX的生成量。同理，低温时调整给煤及配风，火焰中心上移后，也有类似的作用。本发明既能降低出口烟温，又能减少NOX的生成，同时提高了SNCR的脱硝效率。
附图说明
图1为四角切圆锅炉结构及燃烧器各喷口布置示意图。
图2为四角切圆锅炉燃烧系统结构示意图。
图3为四角切圆燃烧锅炉SNCR喷口位置示意图。
图4为各层单只燃烧器一次风给煤量调整示意图。
图5为燃烧调整前后SNCR脱硝效率及SNCR喷射区域内最高温度分布图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施过程，如图1所示，为四角切圆锅炉结构及燃烧器各喷口布置示意图，图中标记所示为过热器101、火炉区域102、燃烧器区域103、灰斗104，其中一次风与煤粉喷口为D,F,I和K；二次风喷口为A,B,C,E,G,H,J和L；三次风喷口为M和N。
如图2所示，为四角切圆锅炉燃烧系统结构示意图，图中标记所示为左壁106、前壁107、测量点108，一次风及二次风风向相同，与三次风风向夹角为10度。
如图3所示，为四角切圆燃烧锅炉SNCR喷口位置示意图，在炉膛燃烧区域上部和炉膛出口1000～1150℃烟气温度区域，分2层布置了18支墙式尿素溶液喷射器，当喷氨区域温度偏离“温度窗口”（900-1150℃）时，脱硝效率会呈直线下降。
本发明提供的一种适用于四角切圆锅炉的提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，其步骤为：
使用锅炉三维温度场在线监测系统实时监测并判断SNCR喷射区域内温度。
当高负荷下SNCR喷射器区域超温时，三次风风量和给煤量不变，实行宝塔式给煤给风，调整各层燃烧器一次风给煤量，如图4所示，调整后给煤量201（上）和原始给煤量202（下）形成对比，四组数据中从上往下依次为K（第四层燃烧器）、I（第三层燃烧器）、F（第二层燃烧器）、D（第一层燃烧器），加大下层燃烧器一、二次风风量，减小上层燃烧器一、二次风风量，并同时将一次风、二次风出风方向与水平面的夹角下倾一定角度(5-20度，可调)，使得火焰中心下移，降低SNCR喷射器区域温度，提高SNCR脱硝效率，计算统计结果如图5所示，为SNCR脱硝率301与区域内最高温度302对比图。
当低负荷下SNCR喷射器区域低温时，三次风风量和给煤量不变，实行倒宝塔式给煤给风，加大上层燃烧器一次风给煤量及上层一、二次风风量，减小下层燃烧器一次风给煤量及下层一、二次风风量，同时将一次风，二次风出风方向与水平面的夹角上仰一定角度(5-20度，可调)，使得火焰中心上移，提高SNCR喷射器区域温度，提高SNCR脱硝效率。

Claims (4)

1.一种适用于四角切圆锅炉的提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，其特征在于，包括以下实施步骤：
a.使用锅炉三维温度场在线监测系统实时监测并判断SNCR喷射区域内温度；
b.检测所得SNCR喷射器区域超过最佳温度窗口，实行宝塔式给煤给风，即调整各层燃烧器一次风给煤量，包括降低上层燃烧器给煤量和加大下层燃烧器给煤量；加大下层燃烧器一、二次风风量，减小上层燃烧器一、二次风风量，并同时将一次风、二次风出风方向与水平面的夹角下倾一定角度；
c.检测所得SNCR喷射器区域低于最佳温度窗口，实行倒宝塔式给煤给风，即加大上层燃烧器一次风给煤量及上层一、二次风风量，减小下层燃烧器一次风给煤量及下层一、二次风风量，同时将一次风，二次风出风方向与水平面的夹角上仰一定角度。
2.根据权利要求1所述的一种适用于四角切圆锅炉的提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，其特征在于：上述一次风及二次风风向相同，与三次风风向夹角为10度。
3.根据权利要求1所述的一种适用于四角切圆锅炉的提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，其特征在于：上述最佳温度窗口为900-1150度。
4.根据权利要求1所述的一种适用于四角切圆锅炉的提高SNCR脱硝效率的燃烧调整方法，其特征在于：上述下倾或上仰的角度为5-20度。
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