江蘇宜興電廠 2x135MW 鍋爐低NOx燃燒案例
宜興電廠是該地區(qū)的主要集中供熱熱源企業(yè)，這兩臺機組擔(dān)負(fù)著大部分的供熱任務(wù)。機組在2004年正式運營至今。由于該地區(qū)對氮氧化物的排放有限制要求，而且有環(huán)保收費，所以電廠希望能夠降低Nox的排放量，減少環(huán)保費用，同時改善鍋爐燃燒狀況，提高鍋爐效率。阿米那公司綜合考慮了業(yè)主的需求，制定了經(jīng)濟(jì)、有效的改造方案，最終獲得了該項目的合同。
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江蘇宜興電廠 |
宜興電廠#8和#9鍋爐由哈爾濱鍋爐廠提供，自然循環(huán)、中間再熱、單爐膛、中間倉儲式，四角切圓煤粉爐，過熱蒸汽量80/h。鍋爐通過兩臺球磨機向四層燃燒器供應(yīng)煤粉，且在主風(fēng)箱之上布置了具有高風(fēng)粉比的三次風(fēng)。 燃燒煤種為煙煤。
存在的問題
1 氮氧化物排放超標(biāo)，排放濃度約500mg/Nm3；
2 存在較嚴(yán)重的結(jié)焦現(xiàn)象，尤其在一/三次風(fēng)噴口周圍；
3 部分燃燒器筒身有超溫現(xiàn)象。
改造后效果
經(jīng)過阿米那公司的改造，結(jié)果如下：
改造前 改造后(承諾) 改造后(實際)
Nox 520mg/Nm3 300mg/Nm3 260mg/Nm3
UBC 2.1% 1.7% 1.5%
同時結(jié)焦現(xiàn)象和筒身超溫現(xiàn)象得到了很好的解決，并取得了客戶的認(rèn)同。
鍋爐主要設(shè)計參數(shù)及燃煤特性
主要設(shè)計參數(shù)
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工程內(nèi)容
根據(jù)改造目的和現(xiàn)場實際情況，綜合考慮各種因素，采用我公司的NO70系列的技術(shù)和產(chǎn)品為其量身定做了解決方案，具體范圍如下：
1 主風(fēng)箱改造 針對客戶的具體情況，設(shè)計了新的一次風(fēng)及二次風(fēng)噴口，并重新調(diào)整各燃燒器噴口的位置。
2 分離式燃盡風(fēng)(SOFA)風(fēng)箱帶改造 SOFA管道與主二次風(fēng)管道相連，抽取部分二次風(fēng)送至SOFA噴口。根據(jù)計算，分離式燃盡風(fēng)(SOFA)的噴口布置在主燃燒區(qū)上方。新設(shè)計添加的燃盡風(fēng)風(fēng)箱帶布置于主風(fēng)箱上方，并圍繞整個爐膛。
3 新增風(fēng)道及支吊 所有自二次風(fēng)箱至SOFA噴口的連接風(fēng)道以及風(fēng)道的支吊件由阿米那公司設(shè)計提供。
4 SOFA風(fēng)水冷壁開孔及所需彎管和密封 新增SOFA風(fēng)處水冷壁的開孔及開孔處密封部件由阿米那公司設(shè)計提供。
5 空氣測量系統(tǒng) 新型的測量裝置，準(zhǔn)確的檢測風(fēng)量的變化。
6 控制系統(tǒng)修改 為了保證新的燃燒系統(tǒng)的正確運行，業(yè)主需要對燃燒系統(tǒng)所相關(guān)的控制設(shè)置進(jìn)行修改：
燃盡風(fēng)風(fēng)門擋板控制；一/二風(fēng)門擋板控制；O2 控制
現(xiàn)有O2控制曲線需根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。阿米那公司安裝風(fēng)量測試設(shè)備，數(shù)據(jù)顯示在DCS系統(tǒng)中；提供風(fēng)門控制導(dǎo)則，指導(dǎo)電廠在邏輯保護(hù)中進(jìn)行修改。
阿米那公司提供現(xiàn)場的安裝指導(dǎo)，并為電廠的運行維護(hù)人員提供培訓(xùn)，使熟練掌握對新燃燒系統(tǒng)的運行調(diào)整。
計算機流體模擬(CFD)結(jié)果
阿米那公司為該項目改造前后分別做了CFD的模擬，從仿真結(jié)果上看，阿米那的改造方案使鍋爐運行的狀況，得到了很大的改善：
爐膛溫度
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從圖中可以看出，爐膛出口的排煙溫度沒有變化，保證鍋爐參數(shù)不變；控制爐膛內(nèi)的高溫點，有效的減少熱力型Nox的生成。
氮氧化物(Nox)的濃度
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從圖中可以看出，未改造前，在主燃燒區(qū)產(chǎn)生大量的Nox，經(jīng)過原有的OFA得到很小程度的減少，在爐膛出口處Nox的濃度是很高的；改造后，雖然在主燃燒區(qū)也產(chǎn)生了大量的Nox，但是由于在主燃燒區(qū)氧氣濃度降低，氧化性氛圍減弱，且溫度降低，濃度相比于改造前大大減小，在經(jīng)過過燃區(qū)時，由于還原性的作用，NOx在爐膛出口處的NOx濃度下降時非常明顯的。
爐內(nèi)流場分布
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改造后，改善了爐內(nèi)流場的分布狀況，促進(jìn)空氣與可燃物間的混合，并保持火焰中心不發(fā)生偏移。引入分離式燃盡風(fēng)，加速上升煙氣的擾動，促進(jìn)可燃物隨煙氣上升過程中的再次充分燃燒。
大顆粒碳在爐膛內(nèi)軌跡
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經(jīng)過改造，增加了爐內(nèi)空氣場的擾動，更多的碳粒會隨煙氣的上升而向上運動，減少降到灰斗的幾率，同時會帶動熱量與上方的換熱元件進(jìn)行熱交換。
未燃燼碳(UBC)的沉積率
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圖中表明，在經(jīng)過改造之后，主燃燒區(qū)產(chǎn)生的未燃盡碳會在過燃區(qū)充分燃燒，而不是隨煙氣帶出，或沉積到灰斗，這樣使燃燒效率提高，進(jìn)而提高鍋爐的熱效率。
項目總結(jié)
宜興項目是阿米那公司在國內(nèi)的第一個成功案例，不僅在超額完成了在技術(shù)協(xié)議中所保證關(guān)于NOx排放和UBC的要求，而且使?fàn)t膛出口的氧量減小，減小了排煙熱損失，提高了鍋爐的熱效率，而且保證鍋爐的其它運行數(shù)據(jù)保持原來的良好的狀態(tài)。通過改造，使該鍋爐的Nox排放達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)，減少了相當(dāng)數(shù)量的環(huán)保收費，并在現(xiàn)階段避免安裝昂貴的SCR系統(tǒng)；優(yōu)化了燃燒狀況，提高鍋爐效率，使燃煤適應(yīng)性更廣。阿米那公司希望能在全國推廣此項技術(shù)，為國家的環(huán)保計劃、降低NOx排放貢獻(xiàn)自己的力量，并保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行，為企業(yè)降低成本，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益而努力。
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