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工業(yè)鍋爐上已有廣泛應用,由于層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式不同、爐膛結(jié)構(gòu)不同,其原始NOx排放也有較大差異,一般來說,在未特意采用爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)時,循環(huán)流化床NOx原始排放,一般在300mg/m3以下,也有部分項目排放在400mg/m3左右;以鏈條爐為代表的層燃爐NOx原始排放一般在300~600mg/Nm3,煤粉工業(yè)鍋爐為室燃鍋爐,NOx原始排放大致在400~600mg/Nm3。
層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐可根據(jù)燃燒方式的不同采用不同的低氮燃燒技術(shù)。針對層燃鍋爐配風較常采用空氣分級以及煙氣再循環(huán)來實現(xiàn)低氮燃燒;降低氮氧化物排放,控制氧含量是關(guān)鍵,那么怎樣可的降低氧的濃度呢。在煙氣再循環(huán)對層燃鍋爐典型區(qū)段燃燒的影響下,結(jié)合空氣分級技術(shù)通過半焦催化還原NO;爐內(nèi)超級還原脫硝技術(shù)是近年來新興的爐內(nèi)脫硝技術(shù)手段,通過在燃燒火焰區(qū)域的合理位置噴氨,實現(xiàn)在高溫火焰中直接脫硝。循環(huán)流化床鍋爐低氮燃燒改造主要對二次風口、給煤口的位置及分布進行優(yōu)化調(diào)整,或是增加煙氣再循環(huán)系統(tǒng)等;在運行方面,主要通過控制爐膛內(nèi)燃燒氧量,提高二次風份額,降低給煤粒度,減少料層厚度等來降低氮氧化物的生成。煤粉工業(yè)鍋爐可結(jié)合室燃鍋爐的特點,采用濃淡燃燒、空氣分級、煙氣再循環(huán)等多種手段實現(xiàn)低氮燃燒;通過在著火初期的構(gòu)建還原性氣氛,抑制燃料型NOx的大量生成;通過控制主燃燒區(qū)溫度分布,避免局部熱力型NOx生成量過高。
中心在對層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)進行了大量試驗后,已在工程應用上加以驗證,以鏈條爐為代表的層燃爐可將NOx排放降低至250~300mg/Nm3;可當它燃燒溫度到1500K以上時,空氣中的氮氣被氧氣氧化,于是產(chǎn)生了氮氧化物。循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐可將NOx排放降低至200mg/Nm3以下,如采用流態(tài)化超低氮燃燒技術(shù),可將初始排放降至100mg/m?3;左右;針對29MW及以上容量的室燃爐,可將NOx原始排放降至在300mg/Nm3以下。
一、燃燒器點火棒不點火
原因:
1、點火棒間隙夾有碳渣,有油污。
2、點火棒碎裂.潮濕.漏電。
3、點火棒之間距離不對,太長或短。
4、點火棒絕緣外皮有損壞,對地短路。
5、點火電纜和變壓器出現(xiàn)故障:電纜斷線,接插件破損造成打火時短路;變壓器斷線或出現(xiàn)其它故障。
處理方法:1、清除。2、換新。3、調(diào)整距離。4、換線。5、換線,換變壓器。
二、點火棒有火花但點不著火
1、旋風盤通風間隙被積碳堵塞,通風不良。
2、油噴嘴不潔,堵塞或磨損。
3、風門設定角太小。
4、點火棒距油噴嘴前緣距離不適當(太突出或內(nèi)縮)
5、一油槍電磁閥被雜物堵塞(小火油槍)。
6、油質(zhì)太粘流動不易或過濾系統(tǒng)堵塞或油閥未開,使油泵吸油不足,油壓低。
7、油泵本身濾網(wǎng)阻塞。
8、油含水較多(加熱器內(nèi)沸騰異聲)。
處理方法:1、清除。2、先清洗,如不行換新。3、調(diào)小試驗。4、調(diào)整距離(以3~4mm為好)。5、拆下清洗(將零件用柴油清洗)。優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù),可使系統(tǒng)在運行成本較低的情況下,達到較高的脫硝效率。6、檢查管路及油過濾器,保溫設備。7、拆下油泵外圍螺釘,小心取下外蓋拿出里面的油網(wǎng),用柴油浸洗。8、換新油試之。
三、小火正常而轉(zhuǎn)大火時,熄滅或火焰閃爍不穩(wěn)。
1、大火的風門風量設定太大。
2、大火的油閥微動開關(guān)(風門外那一組)設定不適當(設定得比大火的風門風量還大)。
3、油質(zhì)粘度太高不易霧化(重油)。
4、旋風盤與油嘴間距不當。
5、大火油嘴磨損或臟污。
6、預備油箱加熱溫度過高,致使蒸汽使油泵送油不順。
7、油含水。
處理方法:1、逐步減小試驗。2、DⅠ≡DⅡ+(5°~10°),禁止:DⅠ≡DⅡ,DⅠ<DⅡ。3、提高加熱溫度。4、調(diào)整距離(在0~10mm之間)。5、清潔或更換。6、設定約50℃左右即可。7、換油或排水。
四、燃燒器噪聲增大
1、油路中截止閥關(guān)閉或進油量不足,油過濾器阻塞。
2、進油溫度低,粘度太高或泵進油溫度過高。
3、油泵出現(xiàn)故障。
4、風機電機軸承損壞。
5、風機葉輪太臟。
處理方法:①檢查油管路中的閥門是否打開,油過濾器工作是否正常,清洗泵本身過濾網(wǎng)。②油加溫或降低油溫。③更換油泵。④更換電動機或軸承。⑤清洗風機葉輪。
5.燃燒不良
(1)點小火時就冒濃黑煙
原因:1)小火風門設定太小。
2)油噴嘴磨損,霧化不良。
3) ⑧提高加熱溫度。④調(diào)整距離(在0—10mm之間):亙清潔或更換
之約50~C左右即可。⑦換油或排水。
4.燃燒器噪聲增大
原因:1)油路中截止閥關(guān)閉或進油量不足,油過濾器阻塞。
2)進油溫度低,粘度太高或泵進油溫度過高
3)油泵出現(xiàn)故障。
4)風機電機軸承損壞。
5)風機葉輪太臟。
3) DⅠ≤DⅡ。
處理方法:①調(diào)大小風門。②更換油噴嘴。⑧調(diào)整為DⅠ≡DⅡ+(5°~10°)。
(2)冒黑煙風門調(diào)整無效
原因:油噴嘴磨損,霧化不良。
處理方法:更換噴嘴。
(3)冒白煙
原因:1)風門太大。
2)油中滲水。
處理方法:①調(diào)整風門。②改善油質(zhì)。
3.1 低過量空氣燃燒
低過量空氣燃燒是燃燒過程盡可能在接近理論空氣量的條件下進行,隨著煙氣中過量氧的減少,可以抑制煙氣中氮氧化物前驅(qū)體與O2的反應,這是一種的降低NOx排放的方法,可降低NOx排放15%~20%。但同時,如果爐內(nèi)氧含量過低,如低于3%,則有可能導致燃氣的不完全燃燒,出口煙氣中CO含量或其他可燃物含量增加,降低燃燒效率。燃燒系統(tǒng)助燃風,需與現(xiàn)場現(xiàn)實情形貼合,并在主風道上設置有風門實行器,用于負荷變更時實現(xiàn)助燃風量的自動調(diào)節(jié)。
3.2 空氣分級燃燒
空氣分級燃燒技術(shù)是將助燃空氣分級送入燃燒裝置的技術(shù),通常在一級燃燒區(qū),將助燃空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?0%~75%(相當于理論空氣量的80%),使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒,過量空氣系數(shù)α<1,在降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平的同時,在燃燒區(qū)域形成還原氣氛,抑制了NOx在一級燃燒區(qū)的生成量。為了完成燃氣燃燒過程,將完全燃燒所需的其余空氣送入第二級燃燒區(qū),與一級“貧氧燃燒”產(chǎn)生的煙氣混合,此階段空氣系數(shù)α>1,保證了燃氣的燃燼度,同時,由于一階段產(chǎn)生的煙氣對空氣的稀釋,局部氧含量降低,有利于降低反應(1)(2)的反應速率。由于整個燃燒過程所需空氣是分兩級或多級送入燃燒區(qū)域,故稱為空氣分級燃燒法。針對29MW及以上容量的室燃爐,可將NOx原始排放降至在300mg/Nm3以下。才雷等將空氣分級燃燒技術(shù)作為降低鍋爐NOx排放的主要燃燒控制手段,通過對一次風二次風的給入控制,將煙氣出口NOx含量由1164.92mg/m3降低至704.7mg/m3。
3.3 燃料分級技術(shù)
燃料分級燃燒技術(shù)又稱為三級燃燒技術(shù)或再燃燒技術(shù),空氣和燃料都分級送入爐膛,形成初始燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。其原理是利用燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時,會發(fā)生NOx的還原反應,進而降低NOx的排放。將80%~85%的燃料送入一級燃燒區(qū),在α>1條件下,燃燒并生成NOx;其余15%~20%的燃料送入二級燃燒區(qū),在α<1的條件下形成很強的還原性氣氛,使得在一級燃燒區(qū)中生成的NOx在二級燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮氣,二級燃燒區(qū)又稱再燃區(qū),在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原,還抑制了新的NOx的生成;由于可能存在未燃燼的燃料,需在第三級燃燒區(qū)送入空氣,保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。美國John Zink公司利用燃料分級燃燒原理開發(fā)了適用于管式加熱爐的遠距離分級式爐子工業(yè)燃燒器結(jié)構(gòu)及方法的技術(shù),與未采用該技術(shù)的加熱爐相比,可減少28%左右的NOx排放。超高效率:冷凝鍋爐比普通鍋爐效率高20%至30%,冷凝熱水鍋爐熱利用率可達109%。
3.4 煙氣再循環(huán)
煙氣再循環(huán)時將一部分低溫煙氣直接送入燃燒區(qū)域,或與一次風或二次風混合后送入燃燒區(qū)域,不僅降低燃燒溫度,同時也降低了氧氣濃度,進而降低了NOx的排放濃度。美國卡博特公司在炭黑尾氣余熱鍋爐系統(tǒng)中采用了煙氣再循環(huán)技術(shù)對尾排煙氣進行了有效控制,當循環(huán)煙氣量由占總給入氣體量的0%、6%增大到39%時,煙氣NOx含量由522mg/m3降低為376mg/m3及246mg/m3。冷凝熱水鍋爐采用了新理念的模塊化設計方式,可根據(jù)用戶的實際需求,提供各種類型不同規(guī)格型號的冷凝鍋爐。顯然,再循環(huán)煙氣進入燃燒區(qū)域后需要吸收熱量,重新升溫至燃燒溫度,過量的再循環(huán)煙氣將導致較低的燃燒溫度,必然引起不燃燒或燃燒不完全的現(xiàn)象,進一步將導致燃料無法穩(wěn)定燃燒,通常煙氣再循環(huán)率控制在30%以內(nèi),以確保燃氣的穩(wěn)定燃燒。
3.5 低NOx燃燒器
燃燒器的性能對低熱值燃氣燃燒設備的可靠性和經(jīng)濟性起著主要作用。從NOx的生成機理出發(fā),通過特殊設計的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過改變工業(yè)燃燒器的風煤比例,可以將前述的空氣分級、燃料分級和煙氣再循環(huán)降低NOx濃度的低氮燃燒技術(shù)用于燃燒器,以盡可能地降低著火氧的濃度、適當降低著火區(qū)的溫度達到限度地抑制NOx生成的目的,這是目前低NOx燃燒器的主要設計理念。李陽扶等通過特殊的燃氣燃燒器結(jié)構(gòu)設計,將燃料與空氣分級分段給入、燃料與助燃空氣以亞化學當量比率給入、抽取鍋爐尾部煙氣經(jīng)混合裝置與空氣混合后進入燒嘴,將強化燃氣與助燃空氣的混合、分級分段燃燒、煙氣循環(huán)等技術(shù)進行集成,大大降低了NOx的生成。低NOx燃燒器中還有一種比較常用的燃燒技術(shù)為低NOx旋流燃燒技術(shù),如2.4節(jié)所述。旋流燃燒技術(shù)強化反應物混合與穩(wěn)定燃燒方面研究者們已形成了共識,旋流燃燒能夠形成燃燒產(chǎn)物的中心回流區(qū),回流區(qū)內(nèi)高溫低速的燃燒產(chǎn)物和中間體對未反應的空氣和燃料進行預熱、稀釋,能夠有效地強化低熱值合成氣燃燒,在高速射流下形成穩(wěn)定的火焰。1NO治理現(xiàn)狀國內(nèi)外已對NO的危害、燃煤發(fā)電燃燒過程中NO的生成機理和降低NO技術(shù)進行了較為充分的研究,可分為三種:熱力型NO、燃料型NO和快速型NO。與此同時,煙氣循環(huán)使得爐內(nèi)溫度分布更加均勻,稀釋燃燒反應物,降低燃燒溫度、縮小高溫區(qū),降低氧含量,有可能抑制NOx的形成,但不同研究者對旋流燃燒降低氮氧化物排放的研究結(jié)果卻存在較大差異。Coghe等分別采用了不同的燃燒器或旋流方式研究旋流數(shù)對NOx生產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明隨著旋流數(shù)的提高,NOx排放量可降低25%~30%。而Zhou等的研究結(jié)果表明,隨著旋流數(shù)的提高,NOx排放量先高后減小,且仍高于無旋流時的排放量。