炉内脱硫脱硝超低排放循环流化床燃烧技术_赵怀玉.pdf

2023 年 第 7 期 化学工程与装备 2023 年 7 月 Chemical Engineering&Equipment 161 炉内脱硫脱硝超低排放循环流化床燃烧技术 炉内脱硫脱硝超低排放循环流化床燃烧技术 赵怀玉，王洪平，王 磊（枣庄市建阳热电有限公司，山东 枣庄 277000）摘 要：摘 要：详细介绍某火电厂中炉内脱硝脱硫超低排放循环流化床项目的改造背景，通过专业的研究与调查，提出超低排放循环流化床燃烧技术的应用流程，其流程内容包含科学选择风机类型、安装除尘装置、改进技术参数、改造炉内本体及开展低氮燃烧等，再利用试运行及时观察循环流化床的运行状态，根据改造后的各项数值，确认火电厂锅炉的改造应用效果。关键词：关键词：燃烧技术；循环流化床；脱硫脱硝；火电厂 引 言 引 言 为更好地改善区域环境，需对发电厂的应用过程采取环保举措，对炉内的更多装置进行针对性改造，使其达到脱硝脱硫效果。以某发电厂锅炉燃烧状态的改造为例，全面传输出燃烧技术对该类装置的改造应用过程，解决发电厂内部的气体排放问题。1 发电厂炉内脱硝脱硫超低排放循环流化床项目改造概述 1 发电厂炉内脱硝脱硫超低排放循环流化床项目改造概述 1.1 项目概述 在关注脱硝脱硫超低排放循环流化床燃烧技术的应用状态时，以某发电厂的内部锅炉为例，观察项目装置的使用状态。比如，该项目在正式实施时，正采取烟气污染物的排放测试与锅炉性能检测，从现场检测的具体情况上看，氨逃逸与钙硫比的数值波动较大，要对该项装置中的数据指标进行科学改造，增强设备使用效果。1.2 锅炉系统问题 该发电厂锅炉属高压高温循环流化床性质，原始设备为脱硝系统、电袋除尘装置与石灰石脱硫掺烧系统等。在进行锅炉改造前，原有锅炉二氧化硫污染物的控制排放形式为利用输煤皮带并加入石灰石脱硫技术，继而开展的炉内脱硫工作，该项举措的目的是把控各项煤种的含硫量变化，而在实际应用中却出现二氧化硫排放量的波动较大，不仅消耗大量石灰石，还难以完成该项装置的脱硫脱硝控制，使二氧化硫排放与石灰石的脱除不同步，影响了发电厂现场运作状态，给发电生产带来更大压力，该控制方式难以达到对应的环保要求1。当前锅炉内部 NOx的原始排放浓度为 280-350mg/m3，利用当前的脱硝系统，难以达成对应的环保目标，并消耗掉大量尿素。同时，锅炉运行时的排烟温度为 175左右，该温度会给锅炉运行的整体状态造成严重影响，产生出更大的排烟热损失，无形中降低热效率，增加煤炭消耗量，无助于保障碳排放控制状态。2 炉内脱硝脱硫超低排放循环流化床燃烧技术在发电厂中的实际应用 2 炉内脱硝脱硫超低排放循环流化床燃烧技术在发电厂中的实际应用 2.1 科学选择风机类型 在应用脱硝脱硫超低排放循环流化床燃烧技术前，要科学选择风机类型。当前火电厂发电处在电力过剩阶段，要对其内部电力值进行适当调整，科学把控循环流化床的脱硝脱硫值。在挑选风机类型时，应恰当明确当前锅炉风机改造目标，将技术改造的实际情况投放到风机挑选工作中，增进风机应用的合理性。具体来看，应由 BMC R 工况压力替代 BT，根据实际情况来统一风机改造状态，及时卸除布袋除尘器，在该位置附近安置低温除尘类装置。在进行超净滤袋安装时，要及时检测设备附近的阻力，对风机能耗进行恰当控制。比如，该技术改造试验中锅炉脱硫塔入口处的压力为4.65KPa，相关器械的除尘出口压力为 8.02KPa，若烟道阻力增加 3.8KPa，则用电率就会提升 0.8-1.5%。在明确风机技术指标后，借助该项指标来挑选合适的风机，提升技术改造效果。2.2 安装除尘装置 一方面，要及时安装合适的脱硝装置。当烟囱成为燃用煤种时，当前的锅炉已难以适应 NOx超低排放标准，需对全新的烟气脱硝装置进行科学考量，确认全新装置的使用状态。在正式应用标准脱硝装置前，要找出喷枪具体位置，可将其设置在分离器烟道入口位置，对该位置实行科学测算，并明确脱硝效率，在完成技术改造后，该项装置的脱硝效率需达到 90%左右。在完成脱硝装置的设计后，还要关注煤炭材料中的二氧化硫的各项成分，使用除硫装置对该类气体进行针对性控制，有效增强还原反应效果2。另一方面，还要恰当安装净电袋除尘装置。良好的除尘装置可有效净化电区周围空气，如超净电袋除尘装置可借用粉尘荷电与凝并原理来净化电区，使区域静电场吸收到75-85%的粉尘，并在该装置中对粉尘进行合理过滤，其过滤标准范围应控制在 10g/m3以内。鉴于粉尘会产生电凝等现象，在使用合适的粉尘去除装置后，粉尘剔除率可增加15%-30%。相关人员还可采用表面过滤形式，借助低阻力覆膜滤料，可高效缩减烟气流动阻力，逐步降低袋区内的粉尘DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.07.066162 赵怀玉：炉内脱硫脱硝超低排放循环流化床燃烧技术 浓度，有效缩减风机损耗。2.3 改进技术参数 在关注改造技术的基础参数前，要恰当明确锅炉的使用类型，试验中的锅炉为 CFB 类型，带有高压高温性质，内部包括单炉膛、单锅筒等，属全悬吊结构、自然循环状态。锅炉内部的主要构成有尾部对流烟道、回料阀、绝热分离器与炉膛等。炉膛带有膜式水冷壁，中部为料腿与绝热分离器，包墙结构多运用在尾部竖井烟道中，包墙中带有低温过热器与高温过热器等。在锅炉运行时，应合理观察其周围的运行参数，即设计热效率、排烟温度、给水温度、额定蒸汽温度、额定蒸汽压力与额定蒸发量分别为 91.01%、139、210、540、9.81MPa、220t/h-1。在完成对锅炉内部运行参数的设计探究后，还要及时观察锅炉设计煤质的具体状态，对全硫、固定碳、挥发份、灰份、分析基水与全水分等数值进行合理设计，待确保该项数值标准与运用状态后，才能对设备装置进行科学改造，促进各项技术参数的应用状态，保障火电厂锅炉设备的技术改造效果。2.4 改造炉内本体 2.4.1 改造分离器 应明确分离器改造目的，即在保障当前分离器应用状态的基础上，增强该项器械的使用效率，并缩减炉膛中 NOx生成量。在完成分离器的改造后，还要增强石灰石的运用效率，除了要循环采用该项材料外，还需严格把控钙硫比。首先，要开展分离器的进口改造，将其进口流速进行合理提升，由24m/s 增加当 30m/s，并拆除原浇注料，再重新制作焊抓钉后，开展对应的浇筑工作。其次，要及时更换中心筒，将其插入深度实行科学调整，由 1735m 转变为 2655m，并将出口流速调整到 39m/s 左右。最后，还要更换靶区浇注料与分离器喉口，将材料类型调整为耐磨刚玉型，在完成分离器的调整后，要及时尝试该类器械的改造效果，确保分离器改造分离效率的提升3。2.4.2 改造二次风口 要在二次风口改造的过程中，及时把控锅炉内部一次与二次风的比例，强化二次风的流转速度，还原炉膛内部气氛。要对二次风口流速进行恰当调整，由 69.8m/s 调整到89.2m/s。还要对二次风口附近布风板高度进行恰当控制，即从 2700mm 增加到 3200mm。此外，在完成二次风口改造后，还需恰当改善布风装置。比如，在控制一次与二次风比例的过程中，缩减流化床比率，其调整方式可运用浇注料形式，将此前的 50%缩小到 45%，并及时移动落渣管的位置。2.4.3 改造空预器 在进行空预器的正式改造前，要明确该类器械的改造目标，即增强锅炉的热效率，并缩减锅炉的排烟温度。在进行空预器改造时，要及时增设连通箱与下级空预器，利用该项布置可有效把控排烟温度，降低烟气对空预器应用的影响。此外，在完成空预器的改造设计后，根据当前锅炉内部运行的实际情况，还要对冷风道进行重新布置，在该项风道的合理影响下，有效强化冷风道的使用效果，增进空预器使用质量。2.4.4 改造过热器 针对空预器的改造与使用状态来说，在完成该项设备的改造后，还要对过热器进行及时改进。在正式开展过热器改造前，要及时增加该类器械的换热面积。技术人员要恰当观察过热器的使用状态，对其生成的受热面积进行合理计算，改造过热器时，要恰当增加受热面积，对增加的面积进行科学运算，并在过热器的周围安置高过排管。借助对过热器的有效改造，恰当增强锅炉内部装置的使用效率，提升燃烧技术的应用效果。此外，为更好地消减炉膛出口的磨损隐患，还要对可能出现的磨损部位进行恰当改进，即增加可塑料的覆盖数量与范围。在炉膛出口处的易磨损位置覆盖可塑料，可有效改善炉膛出口位置的相关隐患，提升该位置应用的安全性，全面提升炉膛使用效果。在完成炉内本体的综合改造后，技术人员应将注意力放置到炉内气体的控制上。2.5 开展低氮燃烧 在完成锅炉内本体改造后，要开展低温燃烧工作，对主循环回路进行温度设计，将其温度把控在 850左右，并以此温度为基础，确认 NOx的应用类型，其内部性质为燃料型。在进行低氮燃烧时，要科学把控分离器中的分离性能，缩减床料粒度，并逐步增强循环流化床中稀相区与密相区颗粒燃烧中的还原性，对 NOx的生成进行了一定的抑制，增强设备装置的排烟排硫效果。技术人员还要对流化床温度进行科学控制，利用温度缩减来延迟二次风的混合状态，将 NOx原始排放量调整到较低状态。2.6 实现高效脱硫 在观察炉内脱硫系统的技术改造时，要恰当明确燃烧技术的应用优势。比如，新型技术不仅能单独操作脱硫系统，解列以后还不会对锅炉运行造成不良影响。相较于其他技术改造方法，该技术的工艺流程较为简单，且存在费用最低、占地面积较小等优点。在完成炉内脱硫系统改造后，该项技术可借助较佳的钙硫比来强化脱硫率，有效增强技术应用效果。3 分析脱硝脱硫超低排放循环流化床燃烧技术的试验改造结果 3 分析脱硝脱硫超低排放循环流化床燃烧技术的试验改造结果 3.1 实行锅炉试运行 在完成脱硝脱硫超低排放循环流化床的技术改造后，若想更好地观察试验改造结果，可推行锅炉试运行。在进行试运行时，应恰当关注锅炉风机中的电能损耗与压头应用状态，明确炉膛顶部的气体浓度，若该类数值得到精准控制，则该项技术改造工作可获得较佳效果。从锅炉试运行的整体状态上看，在完成恰当的技术改造后，炉膛顶部气体浓度产生缩减现象，风机中的电能消耗也逐渐减少，燃烧状态得到显著增强，有效提升该类装置的使用效果。针对锅炉各项装 赵怀玉：炉内脱硫脱硝超低排放循环流化床燃烧技术 163 置试运行的应用状态上看，及时观察装置内部数据指标变化可发现技术改造效果，而当前锅炉风机等装置内部的电流电压值都已得到恰当控制，烟气内部的氮氧化物还出现了些许的还原性，降低氮氧化物中的各项生成量，为锅炉此后的正式运行打下较佳基础。3.2 确认脱硝脱硫系统的应用状态 相关人员借助超低排放循环流化床燃烧技术的合理使用，还要及时确认脱硝脱硫系统的应用状态。鉴于石灰石炉中脱硫会给 NOx的形成带来一定的影响，若想保证 NOx数值指标的应用范围，要对脱硝系统进行科学优化，将尿素当成还原剂。当前可在分离器中的进口烟道中设置尿素喷口，设计到该位置的主要原因为该位置的烟气温度可达到最高状态，分离器中气固分离形式中各形态的混合效果也将变得更为理想，增加脱硝反应时间4。在关注脱硝脱硫系统的使用状态时，需全面观察尿素流量、喷口位置与雾化效果，根据其呈现出的对应结果，找出系统反应效率，若该系统反应效率低于 50mg/m3，则应认可该技术改造效果，将锅炉设备应用到火电厂中，提升整体工作质量。3.3 找寻改造后数据 在观察技术改造后的数据信息时，可看出当前锅炉效率、氨逃逸、氨氮摩尔比、NOx的排放浓度质量、脱硫效率、锅炉排烟温度等数值。具体来看，针对锅炉运行效率而言，试验前的保证值为 90%，而完成试验后，该项数值为 92.25%，即超出此前试验标准。氨逃逸的保证值为 8mg/m-3，试验后的数据为 4.6mg/m-3，该类气体已得到较为精准地控制。在观察氨氮摩尔比的数值变化时，试验标准与试验后的数值分别为 9.2、4.6，可证明该项气体已得到切实控制。从 NOx排放浓度质量的控制效果上看，其保证值为 50mg/m-3，而实际检测值为 46.4mg/m-3，该项数值远低于此前设置的气体标准。经过实际观察后，发现脱硫效率与锅炉排烟温度等数值