浅析300MWCFB锅炉启动过程中氮氧化物排放浓度超标原因及对策

日期:2020-08-26 13:21:44 作者:guest 浏览: 查看评论 加入收藏

北极星环保网讯:本文通过对NOx生成机理,结合已有实验数据与运行经验,分析了CFB锅炉启动过程中燃烧对NOx排放的影响因素,提出了降低CFB锅炉启动过程中NOx排放超限的措施,有效解决了CFB锅炉启动过程中氮氧化物(NOx)排放容易超限的问题。

关键词:循环流化床;启动;氮氧化物;控制排放

近年来,为防治大气污染、改善环境质量、进一步降低污染源的排放强度,环保部门对大气污染物排放限值的要求日益增高。2014年新出台的《火电厂大气污染物排放标准》中,将NOx的排放要求从之前的400mg/m3调整为200mg/m3,并加大了对火电厂NOx超标排放的考核力度。这使我厂环保参数面临着更加严峻的形势,因此,如何控制循环流化床(CFB)锅炉启动过程中排放达到标准要求具有迫切的现实意义。

1背景简介

1.1锅炉概况

京泰公司为2×1089t/h循环流化床、亚临界参数,一次中间再热自然循环汽包炉,12博采用选择性非催化还原法(SNCR)技术,在温度达到800℃~1200℃的环境烟气中加入含氮反应剂,会将NOx还原成水和氮气,没有其他新的污染物产生。SNCR12博工艺在实验室里NOx脱出率高达90%;而在生产中的大型锅炉上,短期生产运行能达到75%的脱出率;长期生产过程中一般能达到25%~40%。

1.212博系统投入规定

锅炉燃烧过程中产生的氮氧化物中N0占有90%以上,二氧化氮占5%一10%,一般分为如下三种:

热力型:燃烧时,空气中氮在高温下氧化产生,随着反应温度T的升高,其反应速率按指数规律,当T<1500℃时,no的生成量很少,而t>1500℃时,T每增加100℃,反应速率增大6~7倍;

瞬时型:燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成,其形成时间只需要60s,所生成的与炉膛压力0.5次方成正比;

燃料型:由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成,由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在600~800℃时就会生成燃料型,它在煤粉燃烧产物中占60~80%,由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,故燃料型的形成也由气相氮的氧化(挥发份)和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭)两部分组成。

2流化床锅炉启动过程中影响NOx生成因素分析

2.1床温的影响

炉膛设计温度的选取需要综合考虑传热和燃烧效率的要求,循环流化床锅炉启动中床温加热分为两个阶段,第一阶段用油枪加热至400℃,第二阶段400℃以后投煤,加热至正常运行温度900℃,随着运行床温的提高,NOx排放量升高。

从NOx的生成机理看,床温升高将大大促进热力型NOx的生成。同时,燃料型NOx的生成速度也加剧,而在高温下,会发生分解反应:NOx→N2+O。随着运行温度的提高,NO的排放升高,而NOx的排放将下降。这就意味着,通过降低床温来控制NO排放会导致排放升高。

另一方面,运行床温的控制还受负荷及燃烧效率的制约,床温过低CO浓度很高,这尽管有利于NO的还原,却带来了化学不完全损失。循环流化床启动中经常出现床温突生现象,在启动中,由于床料中含碳量超标,当床温达到煤的着火温度后,床料中的炭迅速燃烧着火,发生床温突升。

2.2过量空气系数的影响

过剩空气系数很小或很大时,CO浓度都将升高,而CO会促进还原和分解。温度和床料、过量空气系数是影响CFB锅炉中NOx生成的最主要因素。通过调整CFB锅炉的运行状态,改变以上各因素,就可以实现对锅炉启动中NOx排放的控制。

3降低锅炉启动中NOx排放的技术措施

3.1优化床料质量

启动床料准备工作,先准备100吨临炉底渣上至炉前料仓,然后将停炉过程排至渣仓的回料灰和炉内细床料准备80吨上至炉前料仓,通过优化床料,使床料中粗细颗粒粒径均匀,有效的降低了床料的粗颗粒对传热的影响,同时将低渣含碳量控制在规定范围内,避免床温突升,将床温升控制在规定范围内。

3.2合理控制锅炉点火后升温率

保证床压不低于6KPa,3小时床温满足投煤条件。锅炉连续投煤后及时投入床料给料机运行,控制床料量不低于20t/h,尽快提升锅炉床压,确保汽机定速后床压达8.5KPa。机组并网前停止床料给料机运行,将相应给煤机切回正常给煤方式。

3.3盡量保持合理的过量空气系数

机组并网后尽快投入8台给煤机进行均匀给煤,认真组织燃烧,在机组并网后30分钟内控制锅炉烟气含氧量达8%以下。在烟气NOx未得到有效控制前,保持一次风量在25万m3/h左右;保持炉膛上层二次风门开度在15%左右,采取开大下层二次风门开度控制合适床温,增加二次风量给入。

3.4保证12博系统的正常投入与运行

锅炉投煤稳定后检查确认炉区12博系统处于良好备用状态,启动一台12博稀释水泵运行,调节稀释水压力不低于0.9MPa,备用泵投入联锁;就地开启12博尿素溶液总门,系统备用。汽轮机定速后并网前投入炉区12博系统运行,同时投入1/2/3区12博喷枪,保持尿素溶液调门开度不低于10%,稀释溶液浓度在5-10%之间,就地检查确认各喷枪流量、压力正常,无系统跑、漏溶液现象。

机组并网后燃烧加强的同时逐渐开大尿素溶液调门,增加尿素溶液的喷入量,控制烟气NOx在要求范围。

4总结

根据CFB锅炉启动中NOx生成规律,结合试验运行数据,从床温控制、床料配比和过量空气系数调整等角度,通过调整CFB锅炉的运行状态,较好的实现了锅炉启动过程中NOx排放的控制。

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