文档介绍：空气分级低氮燃烧改造技术对锅炉汽温特性影响研究
0、前言
2011年7月29日,《火力发电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)发布。新标准进一步收紧了燃煤锅炉NOx排放限值。这意味着未来一段时间内将有大量的锅炉进行脱硝改造。低氮燃烧技术是一种常用的脱硝技术,其建设及运行成本较低,是燃煤锅炉进行脱硝改造的首选技术。空气分级低氮燃烧技术是目前应用最广泛的低NOx燃烧技术,其主要原理是将燃烧所需的部分空气,一般称之为“分离燃尽风(Separated Over Fire Air,SOFA)”,从炉膛上部送入,使锅炉的主燃烧器区域处于还原性气氛并在主燃烧器与SOFA燃烧器之间形成一段“还原区”,抑制NOx的生成并还原已生成的NOx,降低锅炉氮氧化物的排放。采用空气分级低NOx燃烧技术改造之后,炉膛的温度场分布将会发生较大变化,主要表现为主燃区温度降低,火焰中心上移。
锅炉的过热汽温、再热汽温是机组运行的重要参数,对机组的经济性有重要影响。炉膛内温度场分布的变化将影响炉膛出口烟温进而改变锅炉的过热汽温、再热汽温特性。本文以一台600MW亚临界锅炉为研究对象,通过数值模拟及现场试验手段对其空气分级低氮燃烧改造之后的汽温特性进行了研究。该600MW锅炉为上海锅炉厂有限公司本世纪初生产的亚临界锅炉,2011年底采用上海锅炉厂有限公司自主开发的高级复合空气分级技术进行了低氮燃烧器改造。其设计煤种为神华煤,其煤质的主要参数如表1所示。该煤种的主要特点为挥发份高、燃尽性好,灰熔点较低,结渣性较强。
空气分级改造后炉内温度场的变化及对汽温特性的影响。
锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造之后,炉膛的温度场分布会发生较大变化。图1是采用数值模拟手段得出的对象锅炉600MW负荷SOFA开关时,炉膛横截面平均温度随高度方向的变化规律。,。数值模拟时,没有考虑水冷壁壁面的沾污结渣变化情况。两个工况壁面边界条件保持一致,因此得出的是纯从燃烧角度考虑的炉膛横截面平均温度随高度的变化规律。从图上可以看出,SOFA全关时,炉膛燃烧份额集中在炉膛主燃烧器区域,主燃区温度较高。在主燃区上方,截面平均温度迅速下降。SOFA开时,由于进入主燃区的空气量较少,主燃区燃烧份额减少,烟气温度比SOFA关工况低100℃~200℃左右。但在炉膛上部喷入燃尽风之后,煤粉继续燃烧,烟温下降较慢,从而使得屏底烟温相对SOFA关工况有较大提升,大约在80℃左右。这说明SOFA开时,煤粉燃烧延迟,炉膛火焰中心上升。根据性能计算,屏底烟温上升80
℃,过热器减温水大约增加80t/h左右,过热器温升增加20℃左右。再考虑到在屏底时,SOFA开工况,燃烧效率要低于SOFA关工况。如煤粉完全燃烧,SOFA开工况相对于SOFA关工况,屏底烟温温升要大于80℃,过热器温升也要大于20℃。
低氮燃烧改造后,炉内温度场的变化将会对炉膛出口烟温及汽温特性产生较大影响。这主要表现在以下两个方面:
1)纯从燃烧角度来讲,锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造之后,燃烧延迟,火焰中心上移,炉膛出口烟温上升,锅炉的过热汽温、再热汽温上升。
2)锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造之后,主燃区的温度下降较多,炉内温度分布更加均匀。水