CN104534461A - 一种降低双支腿cfb锅炉低负荷运行时nox排放的方法 - Google Patents

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庄亚明
陈晓平
赛俊聪
向文国
梁俊宇
郝勇生
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Abstract

本发明公开了一种降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时NOX排放的方法，属于锅炉NOX减排领域。该方法具体为双支腿CFB锅炉低负荷运行时，使一侧支腿处于压火运行状态，而另一侧支腿则保持循环床状态，并维持分级配风运行，达到降低NOX排放的目的。同时，在两支腿间设置物料平衡管，以保证以循环床方式运行的支腿有足够的床料能持续正常运行。本发明克服了双支腿CFB锅炉低负荷运行时通常处于鼓泡床状态，无法采用分级配风的缺点，减少了双支腿CFB锅炉低负荷时NOX的排放，缓解了后续的脱硝压力，降低了运营成本。

Description

一种降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时NOX排放的方法
技术领域
本发明涉及一种降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时NOX排放浓度的方法，属于锅炉NOX减排方法技术领域。
背景技术
循环流化床（CFB）燃烧技术是二十世纪七十年代末发展起来的洁净煤燃烧技术，具有高效、低污染的特点，近年来受到国内外电力行业的广泛关注并迅速发展。CFB锅炉的低温燃烧特性有效地抑制了氮氧化物（NOX）的产生，同时空气分级技术的引入也可以进一步降低NOx的排放浓度。其原理为通过分级供风，将炉膛划分为富燃料区（密相区）和富氧区（稀相区）。由于CFB锅炉中的NOX主要在密相区生成，因此燃料在密相区不完全燃烧产生的NH3和HCN可以将大部分已经生成的NOX还原成N2；而未完全燃烧的碳粒则在炉膛稀相区随着二次风的补入完全燃烧，从而大幅度降低CFB锅炉的NOx排放浓度。
在众多炉型中，双支腿（裤衩腿）CFB锅炉结构能够有效弥补CFB锅炉大型化过程中，炉膛截面积过大，二次风穿透能力不足造成的床中心区氧浓度过低，污染物排放浓度升高，锅炉燃烧效率降低等缺点。但是其不足在于低负荷运行时（60%额定负荷以下），由于入炉煤量及风量的减小，锅炉实际处于鼓泡流化床而非循环流化床状态，此时只通一次风，二次风处于关闭或微开状态，无法实现分级配风，造成密相区氧气浓度提高，处于氧化性气氛中，不完全燃烧产物NH3和HCN量大幅降低，无法还原燃烧过程中生成的NOX，导致锅炉NOX排放量明显增加。
目前的CFB锅炉降低NOX排放的专利主要集中在选择性催化还原脱硝方法方面的改进，存在投资及运行成本高，实施复杂的缺点。特别需要指出的是，当CFB锅炉处于低负荷运行时，由于炉膛出口温度明显下降，导致选择性催化还原区域的烟温也显著下降，偏离了最佳的脱硝温度区间，造成脱硝效率的迅速下降和氨逃逸量的快速上升。目前通过改变锅炉的操作方式从源头上降低NOX排放的专利很少，而适用于CFB锅炉低负荷运行的更是少之又少。如CN103721552A专利旨在解决CFB锅炉低负荷时，旋风分离器入口温度低于800℃，脱硝效果差的问题，并没有从源头上降低煤在CFB锅炉内燃烧时产生的NOX量。
在保证锅炉运行安全性及经济性的前提下，通过对锅炉操作方法的改进来降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时的NOx排放浓度是一种有广阔应用前景的技术。迄今为止，尚未见到此方面的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时的NOX排放浓度，同时又能保证锅炉运行的安全性和经济性的方法。
一种降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时NOX排放的方法，本发明特征在于，在锅炉总负荷不变的前提下，使一条支腿处于压火运行状态，另一条支腿维持循环床状态，并通过分级配风达到降低NOX排放的目的；同时，两支腿密相区间布置有物料平衡管，保证以循环床方式运行的支腿持续运行。
本发明所述的物料平衡管底部开孔，能够通入流化松动风；当压火侧床料过多时，开启流化松动风将部分床料输送至另一侧支腿中。
本发明针对低负荷运行时的双支腿CFB锅炉。当双支腿CFB锅炉在较低负荷运行时（低于60%额定负荷），由于此时的供风量明显下降，如仍维持双床运行，为保证密相区的正常流化，二次风量将大幅降低甚至关闭。无法实现分级配风，NOX排放量将明显增加，为此，本发明提出以下技术方案。将其中一支腿压火运行（即停止给煤和供风），一次风和给煤全部送入另一支腿，使另一支腿维持循环床状态，并保持分级配风运行。同时，在两支腿间设置倾斜布置的物料平衡管，通过对平衡管流化松动风的控制，使适量的床料从压火运行的支腿侧输送至保持循环床状态的支腿侧，以维持双支腿床料量的平衡，最终实现低成本、高效率地降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时的NOX排放浓度的目标。
上述方案中，由于双支腿CFB锅炉的一侧支腿压火运行，需要增加另一支腿的给煤量及风量以保持锅炉负荷，使其仍可以维持循环流化床状态，此时该支腿仍可保持分级配风运行方式，因此有效降低了NOX的排放浓度。
上述方案中，以循环床方式运行的支腿侧上部稀相区部分固体物料会落入压火侧支腿，造成双床间床料和床压失去平衡。为此，在双支腿间设置物料平衡管，当两侧支腿间的床压相差过大时，开启物料平衡管下部的流化松动风，将压火侧的部分床料输送至维持循环床方式运行的一侧支腿中，平衡二者间的床料和床压。
上述方案中，两支腿间物料平衡管下部开孔，可供给适量的流化松动风，通过对流化松动风的开启与关闭来控制物料平衡管是否输送床料。
有益效果：
本发明首次提出了针对低负荷下双支腿CFB锅炉的操作方法，即将一侧支腿压火运行，另一侧支腿提升负荷运行，使得运行侧支腿能够维持循环床状态，保持分级配风方式，减少了NOX的排放。本发明克服了双支腿CFB锅炉低负荷运行时，无法采用分级配风的缺点，缓解了低负荷下CFB锅炉脱硝效果差的问题，降低了后续的脱硝成本。并通过两支腿间增设带有流化松动风的物料平衡管来维持两侧支腿的床料和床压平衡，保证了锅炉运行的安全性及经济性。
附图说明
图1为本发明实施例的装置结构示意图。
图中有：左支腿一次风入口1；左支腿密相区2；左支腿稀相区3；左支腿二次风入口4；右支腿二次风入口5；右支腿稀相区6；右支腿密相区7；右支腿一次风入口8；物料平衡管9；平衡管流化松动风入口10。
具体实施方式
下面结合附图和非限制性实施例说明本发明。
一种降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时NOX排放的方法，本发明特征在于，在锅炉总负荷不变的前提下，使一条支腿处于压火运行状态，另一条支腿维持循环床状态，并通过分级配风达到降低NOX排放的目的；同时，两支腿密相区间布置有物料平衡管，保证以循环床方式运行的支腿持续运行。
本发明所述的物料平衡管底部开孔，能够通入流化松动风；当压火侧床料过多时，开启流化松动风将部分床料输送至另一侧支腿中。
如图1所示，双支腿CFB锅炉相当于两个密相区分开，稀相区合并的CFB锅炉。低负荷运行时，依次停止右侧二次风机、给煤机及一次风机的运行，关闭相关的调节风门及挡板，使右侧支腿进入压火运行的状态。同时增加左侧支腿的给煤量及一二次风量，并维持一二次风比不变，使左侧支腿保持循环床和分级配风运行状态，以达到降低NOX排放的目的。 由于引风机始终开启，左侧支腿运行时进入炉膛的过剩氧气会随烟气进入尾部烟道，而不会进入右侧支腿导致低温结焦。经过一段时间的运行，由于左侧支腿保持循环床状态，其左支腿稀相区3的部分物料会落入右支腿密相区7中，导致左侧支腿后续运行飞灰不足，右支腿密相区7物料过多。此时开启物料平衡管9下部的平衡管流化松动风入口10，将右侧支腿密相区7中多余的物料输送至左支腿密相区2中，以保证左侧循环床有足够的返料维持运行。运行时，密切关注右侧支腿的床料温度，当床温低于警戒线时，需进行扬火运行，即依次启动右侧一次风机及右侧给煤机，投入少量燃煤，待温度回升后再次进行压火运行。扬火时，左侧支腿应适当减小负荷以保证锅炉总负荷不变。

Claims (2)

1.一种降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时NOX排放的方法，其特征在于，在锅炉总负荷不变的前提下，使一条支腿处于压火运行状态，另一条支腿维持循环床状态，并通过分级配风达到降低NOX排放的目的；同时，两支腿密相区间布置有物料平衡管，保证以循环床方式运行的支腿持续运行。
2.根据权利要求1所述的一种降低双支腿CFB锅炉低负荷运行时NOX排放的方法，其特征是，所述的物料平衡管底部开孔，能够通入流化松动风；当压火侧床料过多时，开启流化松动风将部分床料输送至另一侧支腿中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108180459A (zh) * 2017-11-21 2018-06-19 东南大学 超临界二氧化碳大型循环流化床燃煤锅炉及发电装置与发电方法

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Title
陈驰东: "双支腿结构CFB锅炉长期低负荷运行的危险点分析及对策", 《浙江电力》 *

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