660MW機(jī)組CFB鍋爐設(shè)計(jì)煤種排放特性試驗(yàn)

   摘要：在3MW循環(huán)流化床鍋爐燃燒試驗(yàn)臺(tái)上,對(duì)某超臨界660MW機(jī)組CFB鍋爐設(shè)計(jì)煤種進(jìn)行了試燒試驗(yàn),研究了鍋爐設(shè)計(jì)煤種的自脫硫性能,添加石灰石對(duì)爐內(nèi)脫硫效率的影響,以及爐內(nèi)低NOx燃燒特性。結(jié)果表明:燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí),爐內(nèi)燃燒較為穩(wěn)定;設(shè)計(jì)煤種具有一定的自脫硫效果且與床溫有關(guān),床溫在860~900℃時(shí),自脫硫效率可達(dá)31.6%;添加石灰石后, 爐內(nèi)脫硫效率可提高至95.1%,且脫硫效率與鈣硫摩爾比和石灰石粒徑有關(guān),且對(duì)燃燒效率影響較大;不同負(fù)荷下, 1%,NOx排放量均可維持在較低水平。

前言：為了提高煤炭質(zhì)量,降低燃煤過(guò)程中的污染物生成量,我國(guó)煤炭大多經(jīng)過(guò)洗選,洗選產(chǎn)品經(jīng)過(guò)配比,可滿足不同用戶對(duì)煤質(zhì)的需求.隨著我國(guó)煤炭產(chǎn)量的逐年增加,經(jīng)洗選產(chǎn)生以煤矸石為主的低熱值煤量也在逐年增加.以平朔礦區(qū)為例,2013年產(chǎn)煤1.2億t,經(jīng)洗選后產(chǎn)生以煤矸石為主的低熱值煤達(dá)4800萬(wàn)t,除就地將其少部分用于電力燃料和化工原料外,其余大多被露天堆置或就地填埋,綜合利用率較低.循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是上世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的高效、低污染的潔凈煤燃燒技術(shù),并且具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒和脫硫效率高、NOx排放量低、調(diào)峰能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到了較快的展.由于國(guó)家對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格,燃煤電廠控制污染物排放的成本也在逐年升高,從而使得CFB鍋爐技術(shù)發(fā)展前景廣闊. 本文在3MWCFB燃燒試驗(yàn)臺(tái)上,對(duì)平660MW機(jī)組CFB鍋爐設(shè)計(jì)煤進(jìn)行試燒試驗(yàn),研究燃用低熱值煤種時(shí)SO2和NOx的排放特性,可為同類型鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化提供參考.

1 試驗(yàn)研究

1.1試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)主要包括設(shè)計(jì)煤種自脫硫試驗(yàn)、添加石灰石對(duì)爐內(nèi)脫硫、燃燒效率影響試驗(yàn)和爐內(nèi)低NOx燃燒特性試驗(yàn).3MWCFB燃燒試驗(yàn)臺(tái)如圖1所示. 試驗(yàn)臺(tái)主要由床下點(diǎn)火風(fēng)道、布風(fēng)裝置、主循環(huán)回路、尾部煙道、水冷系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、給料系統(tǒng)、排渣裝置和鋼構(gòu)架組成.該鍋爐采用平衡通風(fēng)、M型布置,鋼構(gòu)架支吊.流化風(fēng)室采用等壓風(fēng)室,其布風(fēng)板上布置有鐘罩型風(fēng)帽.在爐膛出口配置1個(gè)旋風(fēng)分離器,其下方布置有1個(gè)“ J”閥回料器,由旋風(fēng)分離器分離落下的物料經(jīng)回料器返回爐膛.根據(jù)需要, 其中一部分可經(jīng)外置換熱器后再返回爐膛.爐膛內(nèi)襯為耐火、耐磨、絕熱材料,爐膛內(nèi)燃燒溫度由水冷管、模擬水冷壁控制.高溫尾部煙道設(shè)置有水冷器及旁路煙道,可有效調(diào)節(jié)空氣預(yù)熱器(空預(yù)器)入口煙溫.低溫?zé)煹啦捎秒p煙道結(jié)構(gòu),內(nèi)設(shè)空預(yù)器,通過(guò)煙氣擋板可有效調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)溫.試驗(yàn)臺(tái)采用點(diǎn)火風(fēng)道點(diǎn)火啟動(dòng).試驗(yàn)臺(tái)一次風(fēng)主要用作燃燒風(fēng)、流化風(fēng)、播煤風(fēng)、石灰石的輸送風(fēng)以及天然氣槍的燃燒風(fēng);二次風(fēng)主要用作助燃風(fēng);高壓風(fēng)系統(tǒng)主要提供回料器、外置床以及錐形閥、點(diǎn)火槍用風(fēng)等.熱煙氣首先將部分熱量傳遞給水冷壁,然后流經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)入尾部煙道,經(jīng)水冷器進(jìn)入空預(yù)器后,最終進(jìn)入除塵器,由煙囪排向大氣.飛灰通過(guò)尾部煙道進(jìn)入除塵器后排出.底渣經(jīng)由爐膛底部2個(gè)排渣口進(jìn)入冷渣器冷卻后排出;旋風(fēng)分離器分離的顆粒物通過(guò)回料器或外置式換熱器被送回爐內(nèi)或排出. 為取得試驗(yàn)數(shù)據(jù),在爐膛上設(shè)置有煙氣溫度和壓力測(cè)點(diǎn)、煙氣和灰取樣孔以及進(jìn)行其他試驗(yàn)所需取樣孔.在高溫?zé)煹莱隹诤统龎m器排灰口布置ABB煙氣分析儀和等速取樣儀,以測(cè)量煙氣成分及飛灰可燃物.從排渣管口取樣,以分析底渣含碳量.

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

本試驗(yàn)采用平朔660MW機(jī)組CFB鍋爐設(shè)計(jì)煤種,該煤種由洗中煤和煤矸石配比而成,其工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表1.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 燃燒穩(wěn)定性

由于CFB鍋爐對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性較強(qiáng),設(shè)計(jì)煤種可在不同負(fù)荷下穩(wěn)定燃燒.3MWCFB鍋爐不同負(fù)荷下的床溫變化曲線如圖2所示.由圖2可見(jiàn),CFB燃燒試驗(yàn)運(yùn)行平穩(wěn),床溫可保持在900℃左右.