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锅炉低氮改造中可能存在的问题及改善方式

时间:2018-12-29 15:23    作者:admin 返回列表

伴随着我国经济的高速发展,环境问题却日益严峻起来,针对目前异常严峻的环境问题,国家下发了多项针对环境治理的法律法规。其中最受影响的,莫过于热力等使用传统燃烧器的行业,因为传统燃烧器的排放物质中氮氧化物的浓度是直接影响环境,破坏大气层,危害人类健康的罪魁祸首。因此,为了降低氮氧化物的浓度,使锅炉氮氧化物的排放符合国家的排放标准,锅炉低氮改造迫在眉睫。不断推广,发展锅炉低氮改造技术,不仅可以降低锅炉排放物中的氮氧化物杂质,还可以提高锅炉的燃烧效率,提高产能,节约成本。
1、氮氧化物的治理现状
目前,国内外为了对控制锅炉废气中的氮氧化物含量,对锅炉低氮改造技术进行了多次的改良升级。同时针对三种类型的氮氧化物进行针对性的净化。三种氮氧化物类型分别为:热力型氮氧化物,燃料型氮氧化物和快速型氮氧化物。其中燃料型氮氧化物约占整体氮氧化物排放的80%-90%,是低氮燃烧改造过程需要主要控制的一部分,其次是热力型氮氧化物,它是有余锅炉内部比较高的温度而形成的,最少的是快速型氮氧化物。处理氮氧化物的方式根据燃烧过程的不同会有所差别,分为燃烧之前的处理,燃烧过程中的处理以及燃烧后的处理三种。燃烧前的处理主要是将选择一些低氮燃料,但是由于受到成本,技术性以及难易程度的制约,目前没有被广泛采用,还处于研究阶段;燃烧中的处理主要表现在两个方面:一是减少锅炉燃烧过程中的氮氧化物排放量;二是将生成的氮氧化物进行还原脱氮处理。脱氮主要指烟气脱硝,即选择性催化还原法,选择性非催化还原法等。
目前技术成熟,并广泛应用到各燃煤机组锅炉上的的降低氮氧化物的方法主要分两种,第一种是在燃烧中脱氮的低氮燃烧技术,第二种是在燃烧后脱氮的烟气脱硝技术。低氮燃烧技术就是根据氮氧化物的生成原理采用的低氮燃烧技术,将燃烧器通过纵向布置形成氧化还原、主还原、燃尽三区,如果是四角切圆燃烧锅炉还可以通过横向双曲布置形成近壁区和中心区两大区域,从而通过实现燃料与配风在炉膛内分区、分级、低温、低氧燃烧的效果,以此来降低煤粉燃烧过程中的氮氧化物的生成。
2、锅炉低氮改造存在的问题及原因分析
从大量电站燃煤锅炉中的应用实践证明,锅炉低氮改造技术对于减少氮氧化物的产生是非常有效的方式。但是在实际操作时因为锅炉型号不同,所使用的煤种也不同,因此使得氮氧化物的产生量也各不相同,解决方法也有所不同。
2.1、增加灰和炉渣可燃物,导致炉效降低
很多锅炉低氮改造之后,虽然氮氧化物的产量降低了很多,但是就算还是使用同一种煤种,飞灰可燃物升幅也比较大。主要原因是低氮燃烧器主要采用低温和低氧燃烧方式,因此主燃区的温度会因此而下降,煤粉无论是否着火都会被控制且推迟,并且还会降低着火区的氧气含量,使得煤粉燃烬能力也因此下降,燃烧的过程被延长,飞灰和炉渣也会因此变多。并且有部分锅炉低氮改造时会改变燃烧器的一、二次风喷口和燃烬风喷口的面积,导致一次风和二次风的混合因此被延迟,这同样不利于煤粉的气流着火和燃烧。
2。2、蒸汽参数偏离设计值,过热器减温水量增加或者再热器超温
在进行锅炉低氮改造后,一方面燃烧延迟,火焰中心上移,炉膛出口的烟温也会因此上升,这就导致锅炉的过热汽温、再热汽温也会因此上升,加剧对于原本的过热汽温、再热汽温超过设计值的问题。但是从另一方面来说,主燃区的温度降低也会使得炉内温度分布的更加均匀,原本的炉膛水冷壁的沾污结渣问题则会得到改善。
在进行锅炉低氮改造后,由于煤粉的燃烧时间变长,再加上燃烬风的使用,这就使得炉膛出口的烟气温度增高。因为炉膛的温度遍地,炉膛水冷壁的辐射吸热量也会因此而降低,形成对流的受热面的吸热量增加,因此过热器减温水量增加。
2.3、锅炉内部燃烧环境变差,配煤、配风、稳燃性降低
因为低氮燃烧器采用的是低温、低氧的燃烧方式,炉膛内的温度也会因此下降,在低温缺氧的环境下煤粉也会因此推迟着火,并且彻底燃烬的能力也会因此减弱,锅炉内的燃烧环境相较改造之前更差。并且锅炉改造之前的配煤、配风方式在很大程度上并不适用与低氮燃烧方式,不仅会对锅炉的各项指标产生影响,并且还会使锅炉低负荷稳燃的能力变低。
2.4、锅炉对煤的种类适应性变差
因为锅炉低氮改造会大力优化调整燃烧方式,因此在很大的程度上可以很好的匹配但让话务的排放水平和锅炉的经济性。但是却也导致锅炉燃用煤种在发生变化之后,会打破一开始的经济指标和环保指标的平衡性。如若使用高热值、高挥发的煤种,虽然会导致氮氧化物的排放浓度略有增加但是能更轻易的调整控制,但是如果使用的是劣质煤或者含水分较多的煤虽然会稍减少氮氧化物的排放,但是却也更加难以控制。

低氮燃烧器

3、针对锅炉低氮改造后出现的问题的应对策略
3。1、改造前充分评估
所有的锅炉的各项排放指标都是非常重要的,尤其是针对氮氧化物的排放浓度,这与煤种、锅炉选型、燃烧器形式等都密切相关。对于在运锅炉虽然炉型已经确定了,但是由于近几年来的燃煤电厂为了自身的利益,所使用的煤种大多进行掺混且要劣于原设计煤种。因此在进行锅炉改造之前首先就应该充分评估现有主要煤种和常用煤种,在改造可行性论证中由于煤种选定不当造成改造后氮氧化物减排效果不明显并产生新问题并不罕见。其次需要对在运锅炉进行摸底实验,充分评估锅炉运行中存在的燃烧性能。蒸汽参数、受热面壁温、结焦结渣、运行调整、热工自动等问题,并对此提出科学合理的改造预期目标,权衡锅炉经济指标和环保指标,在解决现有问题的同时杜绝新问题的出现。
3.2优化调整,使用科学的燃烧方式
锅炉低氮改造之后燃烧器的形式就已经确定下来,但是因为在不同的锅炉条件下燃烧不同的煤种所产生的氮氧化物的量也会有所不同,因此可见对于减少氮氧化物起到主导作用额还是锅炉的运行方式。因此为降低氮氧化物的排放量必须优化调整燃烧方法,并且在满足环保排放要求的前提下最大程度的兼顾运行的经济性。
4.低氮改造后如何锅炉维护保养
锅炉在低氮改造之后还是需要进行维护保养,通常情况下可采用的方法有两种,第一种是干燥剂法,利用干燥剂的吸潮特性使得锅内的金属表面充分干燥,从而达到防腐的目的。第二种是充气法,将氮气或氨气从低氮锅炉的高处冲入,并维持在0.05-0.1兆帕之间,迫使空气从锅炉最低处排出,使金属不与氧气进行接触。虽然充气法的效果更好,但是由于使用条件严格,操作工艺复杂,因此却是限制了使用。
现在锅炉低氮改造的时间并不长,因此问题暴露的问题也并不算最为充分。我们会为缓解燃煤发电厂的环保压力,降低氮氧化物的排放进行进一步的研究发展,为燃煤发电厂的可持续发展争取更大的环保效益。
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