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低氮燃烧器改造及其存在的问题分析

作者: 兴罡石化设备| 时间:2016-01-27 14:49:16 | 点击次数:

 低氮燃烧器改造及其存在的问题分析

摘 要:当前低氮燃烧器的改造是在不断进行中的,虽然在使用的时候一直在改进,可是要完全的达到一个令大家都满意的程度,还需要不断的努力,利用最先进的技术去解决好这一难题。本文主要对低氮燃烧器改造及其存在的问题进行了分析研究。
关键词:低氮燃烧器;改造
导言
随着工业化水平的加快,大家逐渐有了环保意识,国家环保部门也是出台了较多的政策,我国工业发展的比较晚,以前进行大量的开采煤炭资源,而且进行了大范围的使用,在使用中,不充分燃烧。产生二氧化硫和氮氧化合物,二氧化硫经过一系列反应可以形成酸雨,氮氧化合物可以直接对人体造成伤害。最初的时候人们将烟囱修的高高的,直接将污染气体排放到了大气中,后来发现这是一种治标不治本的办法,所以对于低氮的燃烧一定要进行充分。不充分的燃烧可以产生较多的有毒气体,比如一氧化氮、二氧化氮等。充分的燃烧后可以减少这些污染物的含量,所以提高低氮燃烧的效率不仅可以最大限度的发挥燃烧效率还能起到环保的作用,所以对于低氮燃烧器的改造很有必要。
2、关于低氮燃烧的介绍及其必要性
关于低氮燃烧技术的起源非常早,古代对于煤炭的燃烧就是利用煤炭燃烧产生的热量来取暖或者进行食物的烧烤,在那个时代由于技术水平有限,燃烧的热能并没有得到充分的应用,所以当时的燃烧效率很低,随着社会的进步,人们逐渐对燃烧的热能进行研究,并发明了一些燃烧的设备,比如火炉子。到了近代,工业革命不断进展,需要通过燃烧煤来获得动能,比如火车的运行就是依靠煤炭燃烧所产生的巨大能量转化为火车的动能。可是煤炭的燃烧效率还是很低,有人将煤炭弄成粉末进行燃烧,可是效率依旧很低,到后来慢慢的人们发现煤炭在燃烧后会产生有毒气体,对大气造成一定程度的污染,这个时候煤炭在燃烧之后通常需要脱硫脱硝处理,这样污染在一定程度上有了缓解,可是还是无法完全的将低氮燃烧的有毒气体进行有效的控制,在这个方面说明了低氮燃烧方面我们还有许多需要研究的内容,也说明了燃烧的效率还是可以提高的。特别是在当前条件下,世界能源出现危机,需要更加完全的利用好煤炭资源。通过科学的处理方法,最大限度的进行低氮燃烧。
3、改造过程
某发电厂计划对4台300MW机组低氮燃烧器进行改造,具体实施如下。
3.1机组设备概况该组锅炉是由东方锅炉厂生产制造的。该燃烧系统采用的是四角切圆的一个摆动式燃烧器,在其中心形成了两个切圆,直径分别为700和500,燃烧器在一次风喷口设置了六层,二次风喷口设置了九层,这两侧设置之间有燃油装置,上面的一层燃烧器最上面设有二次风喷口,为的是减少氮氧化合物的生成。煤粉燃烧器使用的是高强度的螺栓在水冷壁上进行固定,并且跟着水冷壁仪器膨胀。3.2改造方案以原来的第三层最下面的一层燃烧器作为参照物。其他各个燃烧器均向下平移,同时将所有的分燃烧器合并成一个主燃烧器,并在它的上面大概6米的地方,加上一个4层燃尽风,在原来的二次风箱顶开始向上延伸,在顶端装上一个燃尽风箱,做完调试之后将其他的小部件也安装上去。改装完之后风门全部要求换新,并且要进入分散式控制系统,主燃烧器统一由一个气缸驱动,在它的四个角位置的摆动需要进行单独监视,这一任务主要由主机的分散式控制系统来完成。低氮燃烧器在通风过程中,将风力分散成为两股,在靠近火焰位置的风力比较大,靠近外侧的风力稍微弱一些,这样在靠近火焰位置燃烧时,氧气较少,生成氮氧化合物的概率就不大,在外面氧气比较多的位置温度比较低同样的不利于氮氧化合物的生成。3.3关于改造前后排出的氮氧化合物的比较经过前后的对比,可以发现氮氧化合物的排出量由原来的700mg/Nm3一下子就降到了120mg/Nm3,这说明经过改造之后300MW机组低氮燃烧器燃烧的比较充分,对于大气造成的污染程度已经得到了极大地改善。
4、存在的问题与解决措施
经过改造之后,锅炉的受热面、半辐射、再热器辐射、吸热量比例等均发生了较大的变化,导致各负荷阶段机组的再热汽温急剧降低,下降幅度约为12℃—15℃。针对机组升降负荷而言,其下降温度>35℃ /min的现象屡有发生,严重威胁汽轮机的安全,缩短其使用寿命。在深入分析低氮燃烧器原理的基础上,笔者认为其所存在的问题主要在于如下几个方面:①在负荷波动的状态下,SOFA的调整速率较慢,严重影响炉膛的烟温。②一次风率过高,二次风的调整作用有待强化。③低氮燃烧器的二次燃烧区域温度不够。针对低氮燃烧器所存在的问题,需要采取具有针对性的解决措施,具体如下:4.1调整二次风配比参照双尺度的燃烧特性,应当在燃尽区内设置一个热负荷中心,以避免对辐射受热面的吸热效果造成不利的影响。在燃烧区富氧燃烧的情况下,二次燃烧区域的热负荷会快速下降,制约着辐射受热面的热量吸收。鉴于此,可对二次风配比进行合理的调整,降低主燃烧区域的二次助燃风与周界风,保证燃烧区氧含量充足,继而提高二次燃烧区热负荷。伴随下层二次风量的逐渐下降,锅炉压力却会上升,所以在调整的过程当中,需要注意二次风量的客观局限性。4.2降低一次风率鉴于该燃烧器的制粉系统管道比较长,并且管道的阻力也比较大,基于确保带粉性能的重要目的,所以一次风的风量一般都比较大。一般而言,一次风煤比的合理比例为2.4—2.6之间。为了调整主燃烧区域的氧含量,就必须要降低一次风率。首先,调整磨煤机液压的加载系统以及出口分离器挡板,随后根据实际情况把一次风率降低到2.0—2.1之间。假设其余的边界条件维持恒定不变,那么降低一次风率的效果是非常显著的,能够在原先的基础上将再热汽温提升3℃—4℃。4.3调整燃尽风一般情况下,在炉底出现漏风问题的前提下,低氮燃烧器的火焰中心会明显提升,导致炉膛出口温度过高,继而引起减温水量增加。然而,经过改造之后,炉底漏风可对主燃烧区氧量实现有效的补充,起到了降低再燃烧区燃烧份额的作用,但是也带来了受热面吸热不足与再热汽温过低的问题。因此,需要对燃尽风进行适当的调整,减少漏风量,重新调整氧量,并且对燃尽风进行调整,原则上不会对再热汽温造成任何影响。鉴于该电厂的机组锅炉低氮燃烧器依旧以干排渣系统为主,在维持冷渣风量恒定的基础下,将所存在的漏点实现封堵,将干排渣机调整风门关闭,可起到降低炉底漏风率的作用。经过对燃尽风进行适当的调整,再热汽温也会随之升高,最高可升至540℃左右,再热汽温的控制可通过SOFA的摆动加以实现。在改造低氮燃烧器之前,其再热系统仅配备一级减温水,位于墙式再热器入口的位置,并且无中间点温度测点,导致出现了汽温容易波动、减温水响应时间过长等一系列的问题,再加上减温水阀门线性非常差,不便于进行再热汽温的调节操作。因此,可在计算出处开度、流量、曲线的基础上,优化燃烧配风并治理炉底漏风,确保再热汽温达标,在调整的过程当中,可令SOFA摆角以及燃烧器参与其中,避免负荷变化对汽温造成过大的影响。
5、结论
综上所述,针对低氮燃烧器的现状对其进行改造,可切实提高低氮燃烧器的使用性能,保证再热汽温满足相关的使用要求。然而,无论是调整之前,抑或是调整之后,低氮燃烧器所存在的问题依旧不能忽视,需要从调整二次风配比、降低一次风率、调整燃尽风等方面出发,合理调整,科学改造,对相关的技术难点问题继续加以明确。

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