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应用两段式空气分级燃烧技术改造的技术路线及方法

作者: 兴罡石化设备| 时间:2016-04-05 09:01:41 | 点击次数:

 空气分级燃烧技术改造的技术路线

煤粉锅炉的燃烧过程缺乏细化的计算方法,在相关资料和规程中对于燃烧器通过一些经验参数的选取进行的设计,利用空气分级燃烧改造的时候也应该遵守这些原则。空气分级燃烧改造的技术路线图是从 5 台次燃烧器改造的实践工作中总结出的,能够适用于燃烧器改造,有利于低 NOX燃烧技术在改造工程上的推广应用。四角切圆煤粉锅炉应用低 NOX燃烧技术的技术路线图见图 4。

应用低 NO X 燃烧技术燃烧器改造的技术路线图

主燃区空气过量系数的确定方法 

当主燃区空气过量系数为0.7时,NOX减排效果最佳,但过低的空气过量系数会影响到炉内空气动力场的组织,同时在采用枣核型二次后,能够形成径向分级,缓解一二次风在燃烧初期的混合,降低一次燃烧的空气量。炉型的大小也影响到空气过量系数选择,锅炉容量大,燃烧器层数多,炉内空气动力场组织灵活,能够选择较低的主燃区空气过量系数,反之小型锅炉需要选择较高的空气过量系数。因此炉内空气过量系数在综合各方面影响后选择。经过本次研究推荐420t/h以下的锅炉选取0.9~1.0,420t/h以上的锅炉选取0.8~0.9。
 
 
主燃烧区烟气流速的计算方法见式2
 
主燃烧区烟气流速的计算方法见式2。
式中:

Wy——烟气在炉内的平均上升速度
Bj——锅炉计算燃料消耗量,kg/s;
Vy——烟气体积,计算值,m3/kg(标准状态);
l1,l2——炉膛截面的深度与宽度,单位为m;
P——当地大气压力,Pa;
ϑ ′——炉膛出口温度,℃;
ϑa——理论燃烧温度,℃。
 
SOFA高度的选取
经分析煤粉燃烧的氮氧化物转化曲线,前0.5秒是控制氮氧化物生成的关键时间。选取的SOFA原则上应保证最上层一次风至最下层SOFA的烟气停留时间大于0.5s。在停留时间保证的基础上为了保证喷入SOFA后燃烧充分,SOFA高度又应低于最上层燃尽风与折焰角的中心线。烟气速度应用式3计算。 
 
τ=l3/Wy   (3)
 
式中: l3——燃烧器上排一次风喷嘴中心至燃尽风中心距离     
 
SOFA 风量、风速、尺寸、层数的设计
SOFA 的风量按式 4 计算  
Q SOFA=Q LL×(1.2-a1)   (4)
 
QSOFA——燃尽风的质量流量
QLL——理论空气质量
a1——主燃区空气过量系数
计算质量流量后换算成体积流量,为使燃尽风具有穿透力,设计燃尽风风道时应尽量减少弯头的设计,减少从风箱引入燃尽风喷口的距离,风道的面积大于 SOFA 喷口的面积 1.2 倍以上。选取 SOFA风速为 50m/s(由于风压原因,一般无法实现更高的风速),根据体积流量与选取的风速计算 SOFA 总尺寸。即使锅炉容量小于 420t/h,一般也将设计为两层以上,这样在低负荷下,只投入一层 SOFA,保持 SOFA 高风速,具有强穿透力。
SOFA 喷口可设计成上下左右摆动的形式,对调节主蒸汽温度偏差,控制火焰高度能起到一定的作用,但通常设计成固定形式的即可。采用可摆动形式的喷口宜设计成正方形,固定形式的喷口宜设计成圆形,可提高气流刚度和穿透力,提高燃尽效果。
 
SOFA 安装角度的设计 
SOFA 选择与气流旋转方向反切安装,安装切圆初步选取与原二次风切圆大小一致或略大于原切圆大小,计算过平衡度之后做调整。
 
炉内空气动力场的平衡度
 
计算方法见式 5,该式的意义是所有正切与反切的空气动量之比,应用导流板改造后,计算时将被改造的喷口分成部分计算。 
炉内空气动力场的平衡度
式中: 
jiff,——分别代表与动力场方向相同和相反的气流流量,m3/s;  
 A,B——分别代表炉膛宽度和深度,m;
α1,α2——分别代表与动力场方向相同和相反的燃烧器角度。
 
原二次风角度面积的改造
 
对原二次应缩小一定的面积,使改造后二次风的总面积接近改造前的水平,弥补引出 SOFA 后风量减小带来的风速减小的问题,但最上两层不宜缩小,最上两层起到压制火焰、初步分级效果,若缩小面积不利于 NOX减排和煤粉的燃尽。 
缩小各二次风喷口面积时,应注意二次风与一次风的间距不能因为缩小面积而变得过大,过大会引起一次风卷吸热烟气,造成喷口结焦。
原二次的改造还应注意防止锅炉因主燃区缺氧燃烧引起的炉膛结焦,通常可在二次风内加装导流板,使一部分二次风以 15°至 20°大角度的方向喷出,达到使水冷壁区域富氧,防止结焦,导流板形式如图 5 所示。 
 
二次风喷口导流板改造示意图
 
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