防止空预器堵塞的锅炉燃烧优化研究.pdf

问题探讨101NO.12 2023节能 ENERGY CONSERVATION防止空预器堵塞的锅炉燃烧优化研究赵丽军（中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院，北京 100040）摘要：为了缓解空预器堵塞问题，必须清楚SO3、NOx产生的机理和脱硝反应机理，分析堵塞的原因。在锅炉稳定阶段进行燃烧优化试验，分析一、二次风量对SO3、NOx生成的影响以及风压对SO3生成的影响。结果显示：负荷为150 MW时，二次风率在52%左右较为合适；负荷为100 MW时，二次风率在36%左右较为适宜；锅炉床压维持2 350 Pa左右较好。关键词：空预器；循环流化床；SO3；一次风率；二次风率；床压中图分类号：X773 文献标志码：A 文章编号：1004-7948（2023）12-0101-03 doi：10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.0291研究概况锅炉由无锡华光锅炉股份有限公司设计制造，为超高压中间再热、自然循环锅炉。锅炉采用循环流化床燃烧技术，燃用设计煤种时能够在30100负荷范围内稳定运行，在70100负荷范围内，过热蒸汽和再热蒸汽能够保持额定参数。循环物料的分离采用2个窝壳式高温绝热旋风分离器，可以有效地捕捉烟气中的细小颗粒，极大地提高了分离效率；高温绝热分离器回料腿下布置自平衡式U形回料阀，流化密封风由高压风机单独供给；采用水冷布风板，内嵌逆流柱型风帽，具有防漏渣功能，为锅炉长期可靠运行提供保障；配有4只床下启动燃烧器和4只床上启动燃烧器；向炉内添加石灰石能够显著降低SO2的排放；采用低温、分级供风的燃烧能够显著抑制NOx的生成；灰渣活性好，具有较高的综合利用价值；炉膛底部装有4套HBSL滚筒式水冷冷渣排渣器，连续排渣、无级可调，有利于锅炉稳定运行；在尾部烟道布置有管式空气预热器。优化试验参考 锅炉性能试验规程（ASME PTC 4.02008）、电站锅炉性能试验规程（GB/T 101842015）、火电厂大气污染物排放标准（GB 132232011）、燃烧调整试验方法。准备Nova2000烟道气体分析仪2台、MGA5烟道气体分析仪1台、HM34干湿球温度计1台、3012自动飞灰取样仪2套、Dy45大气压力表1台、U形压力计10支、PT型热电阻32支、MV1200温度自动采集仪2套、气体混合罐4套、靠背管(k=0.85)2支、三氧化硫取样枪1套、自制三氧化硫取样器1套、真空泵3台。2一、二次风率对SO3与NOx生成的影响不同一、二次风量下SO3生成情况如表1所示。表1不同一、二次风量下SO3生成情况项目一次风量/(m3/h)二次风量/(m3/h)氧量/%CO/(mg/m3)烟气量/(m3/kg)二次风率/%飞灰含碳量/%大渣含碳量/%床温/床压/Pa排烟温度/SO2/(mg/m3)SO3/(mg/m3)SO3转化率/%工况一187.64250.781.4703.36571.62.0970.232 403143.236 732.2987.961.04工况二197.76240.661.493.38551.92.3969.262 389143.146 536.8088.610.99工况三207.75225.671.583.38522.01.8968.262 347143.906 219.1184.790.97工况四238.08200.371.6243.41462.21.6967.452 407143.896 199.3782.360.96工况五253.30190.121.563.40432.51.7965.742 307144.236 202.7482.040.95工况六267.97180.451.4153.39402.41.8964.232 420142.566 076.2081.710.95作者简介：赵丽军（1990），男，本科，工程师，研究方向为锅炉燃烧优化技术等。收稿日期：2023-06-20引用本文：赵丽军.防止空预器堵塞的锅炉燃烧优化研究 J.节能，2023，42（12）：101-103.问题探讨102节能 ENERGY CONSERVATIONNO.12 2023为了分析一、二次风量对SO3生成的影响，负荷维持在150 MW，氧量维持1.4%左右，床压维持2 350 Pa左右，保持其他参数不变，改变一、二次风量以测试SO3浓度。二次风率对SO3生成的影响如图1所示。由表1可知，随着二次风率的变化，床温变化不大，排烟温度变化也不大，CO浓度很小，说明二次风率对锅炉效率的影响不大1-4。随着二次风率的增大，SO2和SO3生成量升高，SO3的转化率也在上升，其余参数变化不大，说明充足的二次风供给有利于SO3的生成；飞灰含碳量总趋势下降，但是大渣含碳量有所增加，原因可能是一次风量下降，导致炉内流化变差。考虑锅炉的经济性和SO3的生成，负荷维持150 MW时，二次风率在52%左右较为适宜5-7。为了分析一、二次风量对NOx生成的影响，负荷维持在100 MW，氧量保持1.8%左右，床压维持2 350 Pa左右，其他参数稳定不变，改变一、二次风量以测试NOx和SO3的浓度。不同一、二次风量下SO3和NOx生成情况如表2所示。二次风率对SO3和NOx生成的影响如图2和图3所示。由表2可知，随着二次风率的升高，锅炉排烟温度变化不大，床温变化也不大。二次风率由26%上升到42%时，飞灰含碳量由2.4%下降到1.5%，变化相对较大，大渣含碳量由3.1%上升到3.4%，变化不大。SO3生成率随着二次风率的增大而增大8-9；NOx浓度随着二次风率的增大而减小，因为提供了足够的氧量。考虑锅炉的经济性，负荷维持100 MW时，二次风率在36%左右较为适宜。3床压对SO3生成的影响为了分析床压对SO3生成的影响，负荷维持150 MW，保持其他相关参数不变，氧量维持在1.4%左右，改变床压以测试SO3的浓度。不同床压下SO3生成情况如表3所示。床压对SO3生成的影响如图4所示。图1二次风率对SO3生成的影响图3二次风率对生成的影响表2不同一、二次风量下SO3和NOx生成情况项目一次风量/(m3/h)二次风量/(m3/h)氧量/%CO/(mg/m3)烟气量/(m3/kg)二次风率/%飞灰含碳量/%大渣含碳量/%床温/床压/Pa排烟温度/SO2/(mg/m3)NOx/(mg/m3)SO3转化率/%工况一233.5183.121.8153.45262.43.1922.452 323126.436 076.20191.140.72工况二221.7694.871.7133.44302.13.3921.782 389126.145 438.09190.240.80工况三212.24105.451.8293.45332.13.3922.262 307125.995 543.34187.290.83工况四201.66114.971.9113.45362.23.2921.492 312127.345 583.86182.580.88工况五191.29125.341.7193.43401.83.3919.682 398127.275 769.83175.340.88工况六183.51133.122.0253.46421.53.4918.992 420128.165 994.94169.490.92图2二次风率对SO3生成的影响问题探讨103NO.12 2023节能 ENERGY CONSERVATION由表3可知，床压由1 823 Pa升高到3 020 Pa，飞灰含碳量变化不大，大渣含碳量有所上升，排烟温度几乎没有变化，SO2和SO3浓度有不同程度的下降，但是不明显，床温由987.03 降低到962.33，变化幅度为20 左右。床压的变化会引起床温的变化，SO2和SO3浓度的下降可能与床温的下降有关。由图4可知，随着床压的升高，SO3的转化率有所下降，高床压在一定限度上有利于SO3生成浓度的下降，但下降幅度不明显，该结果是与床温共同作用得到。但是床压的升高导致一次风机电流的上升，电流由52 A上升到65 A，导致厂用电率升高。床压为1 823 Pa时，氧量出现了波动，原因可能是料层厚度较薄时，炉内蓄热量下降，导致燃烧波动；同时床压太高，一次风量太大会引起NOx浓度升高，但是床温有所降低，有助于减少NOx的生成。综合考虑，本台锅炉床压应维持在2 350 Pa左右。4结语充足的二次风供给有利于SO3的生成，随着二次风率的升高，飞灰含碳量下降，但是大渣含碳量有所增加，原因可能是一次风量下降导致炉内流化变差。考虑锅炉的经济性和SO3的生成，负荷维持150 MW时，二次风率在 52%左右较为合适；考虑锅炉的经济性，负荷维持100 MW时，二次风率在36%左右较为适宜。随着床压的升高，床温由987.03 降低至962.33，变化幅度为20 左右，床压的变化会引起床温变化，SO2和SO3浓度的下降可能与床温下降有关。锅炉床压应维持在2 350 Pa左右。参考文献1 姜新雷.循环流化床锅炉空预器堵塞应对措施探讨 J.上海节能，2022（9）：1216-1220.2 潘承基，丁皓轩，罗文旭，等.火电机组空预器堵塞问题分析与防堵技术研究 J.节能，2022，41（8）：66-68.3 王文鼎.燃煤机组空气预热器堵塞问题解决方法及建议 J.电气技术与经济，2022（4）：106-108，117.4 陈熙，王涵.燃煤电厂空预器堵塞原因及改善措施分析 J.山东工业技术，2022（4）：88-91.5 张涛，栾九峰，李炜，等.燃煤电厂空预器堵塞物分析及其离线清洗药剂开发 J.电力科技与环保，2022，38（1）：36-42.6 陈绍龙，张磊.基于温升法空预器堵塞在线治理技术的研究与应用J.节能与环保，2021（9）：93-94.7 郭建.空预器堵塞原因及处理技术研究 J.现代制造技术与装备，2021，57（7）：127-128.8 郭有福.空预器堵塞引起锅炉特性变化的分析 J.自动化博览，2021，38（7）：65-69.9 丁波，罗琳.SCR锅炉空预器堵塞的原因及处理 J.重庆电力高等专科学校学报，2021，26（3）：17-19，30.图4床压对SO3生成的影响表3不同床压下SO3生成情况项目床压氧量/%CO/(mg/m3)烟气量/(m3/kg)SO2/(mg/m3)SO3/(mg/m3)床温/SO3转化率/%排烟温度/飞灰含碳量/%大渣含碳量/%工况一1 8231.4133.386 246.2687.96987.030.96145.672.72.1工况二2 0521.503.396 222.5188.61975.230.96144.982.62.3工况三2 3471.563.396 161.9484.79969.340.95144.652.72.3工况四2 5071.4193.386 123.2382.36965.230.95144.342.62.3工况五2 8091.3243.376 194.2382.04964.740.94145.122.82.4工况六3 0201.4113.376 181.3481.71962.330.93144.562.82.5