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摘 要：随着超低排放的推行,如何确保锅炉达标排放,并能保证锅炉安全稳定运行成为电厂、化工厂等关注的焦点,文章结合龙宇煤化工2#锅炉低氮燃烧改造的实际经验,分析了降低锅炉氮氧化物排放的主要手段.
关键词：循环流化床锅炉；低氮燃烧；超低排放
中图分类号：TK229.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）31-0065-02
前言
随着国家对环保工作的重视和人民对生活质量要求的提高,锅炉超低排放改造越来越引起社会的关注,低氮燃烧改造技术是一种发展成熟运行成本低廉的脫硝技术,其运行的经济性已成为发电厂、化工厂等关注的焦点.
低氮燃烧改造通过调整锅炉布风,调整床温及氧气在炉膛内的分布从根源上降低氮氧化物的生成.低氮燃烧改造相比于目前的主流脱硝技术：SCR（选择性催化还原）具有一次性投资费用低、运行成本低、不产生废催化剂二次污染等优势.
1 装置概况
河南龙宇煤化工年产50万吨甲醇和20万吨二甲醚装置,是河南豫东地区最大的煤化工基地,年煤炭消耗量为110多万吨,是把煤转化为甲醇和二甲醚清洁能源的大型化工装置.龙宇煤化工配套的动力装置为3台由四川锅炉厂生产的130t/h 高温、高压循环流化床锅炉,本次改造的就是其中的2#锅炉.
2 改造内容
本次改造主要实施了以下内容：二次风系统改造、烟气再循环改造、分离器改造.
2.1 二次风系统改造
锅炉原设计一次风占总量的60%,二次风占40%.原有二次风喷口数量16个,喷口原设计参数为：（1）前墙二次风口分2层布置,共8个喷口,上4下4,均按照15°喷入炉膛；（2）后墙二次风口分2层布置,共8个喷口,上4下4,均按照15°喷入炉膛,喷口尺寸190×125,风管尺寸200×135,风箱尺寸500×500,单层单侧截面流速为13.91m/s.
锅炉原设计的二次风流量为57795m3/h,二次风机选型流量为88000m3/h.由于管径选取、风口位置选取等原因,实际运行二次风口风速约73m/s,二次风口大小一致、采用均等配风不利于二次风的穿透,且同层二次风口中间布置较少,会造成中心侧的二次风补风更差.现有二次风喷口距离布风板高度分别2.22m、4.22m,原设计浇注料层拐点距离布风板约5.84m,二次风口距离布风板适中,但上下二次风之间空气分级明显不足,不利于低氮燃烧.
针对此种情况,本次改造根据现有煤质核算实际二次风量、二次风速,重新布置二次风喷口位置、确定二次风风箱尺寸、调整二次风的入射角度等,在合理配风、分级燃烧基础上,大幅提高二次风穿透性,解决炉膛中心区严重缺氧问题,提高燃料燃尽效果和脱硫反应效率,实现均温燃烧下的高效低氮.
（1）改造后的二次风喷口分为两层布置,喷口数量调整仍为16个,上层二次风采用前4后4布置,下层二次风采用前4后4布置.
（2）改造后二次风率适当调整至50～55%,实际供给风量增加至67925～74718Nm3/h.
（3）改造后二次风喷口面积由0.38m2调整至0.527m2,新增喷口尺寸：上层8个选用Φ260×10,下层8个选用Φ190×10.上下二次风比例约为2：1,其中下二次风安装8只吹扫管,选用Φ51×5钢管嵌套其内.铸造喷口,并铸造相应大小头变径至Φ273,选择类310s的耐温抗变形材质.
（4）上层二次风标高定为9.8m,下层二次风标高定为7.8m.布风板面积为17.4m2,对应料层高度为0.44～0.54m,8倍料层膨胀高度为3.53～4.34m.
（5）前、后墙的二次风喷口长度约400mm,喷口采用耐热不锈钢,新增16个喷口所对应支管均采用Φ273×5碳钢管,并配DN250蝶阀.上层喷口对应支管无需安装膨胀节,下层喷口对应支管需安装相应膨胀节.
（6）上层二次风喷口下倾角度适定为10°、下层二次风喷口定为20°（其中前后墙下层的两边4个喷口,需水平向内倾斜15°）.
（7）上下二次风箱之间,在前后墙的两头各安装1只Φ273×5的碳钢连接管,共4只.
（8）下层二次风口内嵌套Φ51×5钢管,风源取自热一次风即可,母管选择两只Φ159×5管,并配备DN150蝶阀.
2.2 烟气再循环改造
在锅炉一次风机入口处增设烟气再循环系统.主要作用是利用锅炉烟气含氧量较低的特点,通过烟气引入一次风机,后进入一次风室,在保证流化效率的前提下,降低一次风及密相区氧量抑制床温；同时适当提高二次风率,来补充被代替的一次风氧量,为二次风合理的空气分级创造条件.即在维持锅炉整体运行氧量不是太低的水平上大幅降低NOx排放.在循环流化床燃烧条件下,温度每降低10℃,NOx的排放量减少20mg/m3,通过分级燃烧和烟气再循环,炉床的整体温度水平将有所降低,从而使床温控制在最佳低氮脱硝温度.
2.3 分离器改造
循环流化床锅炉的燃烧、传热都离不开大量循环灰的参和,锅炉普遍存在的燃烧效率低、炉膛带负荷能力差、炉膛出口温度较低等问题,很大程度上是由于循环分离返料系统引起.根据锅炉设计参数,分离器入口流速偏低,分离效果较低,加之锅炉实际运行炉膛出口温度低,入口流速更加降低（较设计值低约20%）,另外分离器中心筒设计也不合理,通过适当增大入口流速及入口形状,可有效提高分离效率,增加循环灰量,有利于降低床温、提高炉膛出口温度.
旋风分离器切向进口截面为0.94×3.39m2,分离器内径为Φ4000mm,分离器入口截面积为6.37m2.原设计额定负荷下的总烟气量为222670m3/h（α等于1.26,氧含量为4.5%,排烟温度140℃）,即147188Nm3/h；原设计炉膛出口温度为900℃、α等于1.22,折算烟气量为586777m3/h,按此核算出原设计分离器进口喉口风速为25.3m/s,而锅炉实际运行负荷低于额定负荷,且炉膛出口烟温不到900℃,炉膛出口实际烟气量更小,分离器入口流速略低于设计值.
分离器中心筒插深及筒径设计不合理,也会造成分离效率下降,循环灰量少.该设计分离器内径为Φ4200,中心筒的筒径设计为变径形式,从Φ2000过渡到Φ1850,总体分离效果差.原筒内流速最大约为30m/s,中心筒缩口处可继续调整至Φ1650,中心筒插深可不变.
最终改造方案为：保持分离器入口截面宽度不变、截面高度从3.39m缩减到最小3.15m,即入口底部浇注料高度方向加厚240mm（采用耐磨耐高温可塑料）,整形段需在分离器入口烟道膨胀缝后进行.中心筒缩口处可继续调整至Φ1650.中心筒材质选择Cr25Ni20（310s）,并选相应材质的支撑加固肋板等.
3 改造效果
改造后的运行效果见表1.
4 结束语
龙宇煤化工2#锅炉实施低氮燃烧改造后,已实现锅炉在低氮燃烧工况下连续运行60天以上,目前锅炉烟气排放指标均控制在50mg/m3以下,满足超低排放的控制要求,改善了当地的大气环境,对同类型锅炉实施低氮燃烧改造具有一定的参考价值.
参考文献：
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总结:本论文为您写循环流化床锅炉毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
参考文献：
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