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工業(yè)鍋爐上已有廣泛應(yīng)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(lái)說(shuō),在未特意采用爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)時(shí),循環(huán)流化床NOx原始排放,一般在300mg/m3以下,也有部分項(xiàng)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(duì)層燃鍋爐配風(fēng)較常采用空氣分級(jí)以及煙氣再循環(huán)來(lái)實(shí)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(duì)層燃鍋爐典型區(qū)段燃燒的影響下,結(jié)合空氣分級(jí)技術(shù)通過(guò)半焦催化還原NO;爐內(nèi)超級(jí)還原脫硝技術(shù)是近年來(lái)新興的爐內(nèi)脫硝技術(shù)手段,通過(guò)在燃燒火焰區(qū)域的合理位置噴氨,實(shí)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(duì)二次風(fēng)口、給煤口的位置及分布進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,或是增加煙氣再循環(huán)系統(tǒng)等;在運(yùn)行方面,主要通過(guò)控制爐膛內(nèi)燃燒氧量,提高二次風(fēng)份額,降低給煤粒度,減少料層厚度等來(lái)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(diǎn),采用濃淡燃燒、空氣分級(jí)、煙氣再循環(huán)等多種手段實(shí)現(xiàn)低氮燃燒;通過(guò)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(guò)控制主燃燒區(qū)溫度分布,避免局部熱力型NOx生成量過(guò)高。
中心在對(duì)層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了大量試驗(yàn)后,已在工程應(yīng)用上加以驗(yàn)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(dāng)它燃燒溫度到1500K以上時(shí),空氣中的氮?dú)獗谎鯕庋趸?,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(duì)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(diǎn)火棒不點(diǎn)火
原因:
1、點(diǎn)火棒間隙夾有碳渣,有油污。
2、點(diǎn)火棒碎裂.潮濕.漏電。
3、點(diǎn)火棒之間距離不對(duì),太長(zhǎng)或短。
4、點(diǎn)火棒絕緣外皮有損壞,對(duì)地短路。
5、點(diǎn)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(shí)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(diǎn)火棒有火花但點(diǎn)不著火
1、旋風(fēng)盤通風(fēng)間隙被積碳堵塞,通風(fēng)不良。
2、油噴嘴不潔,堵塞或磨損。
3、風(fēng)門設(shè)定角太小。
4、點(diǎn)火棒距油噴嘴前緣距離不適當(dāng)(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(dòng)不易或過(guò)濾系統(tǒng)堵塞或油閥未開(kāi),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(yàn)。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(yùn)行成本較低的情況下,達(dá)到較高的脫硝效率。6、檢查管路及油過(guò)濾器,保溫設(shè)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(shí),熄滅或火焰閃爍不穩(wěn)。
1、大火的風(fēng)門風(fēng)量設(shè)定太大。
2、大火的油閥微動(dòng)開(kāi)關(guān)(風(fēng)門外那一組)設(shè)定不適當(dāng)(設(shè)定得比大火的風(fēng)門風(fēng)量還大)。
3、油質(zhì)粘度太高不易霧化(重油)。
4、旋風(fēng)盤與油嘴間距不當(dāng)。
5、大火油嘴磨損或臟污。
6、預(yù)備油箱加熱溫度過(guò)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(yàn)。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(shè)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(jìn)油量不足,油過(guò)濾器阻塞。
2、進(jìn)油溫度低,粘度太高或泵進(jìn)油溫度過(guò)高。
3、油泵出現(xiàn)故障。
4、風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承損壞。
5、風(fēng)機(jī)葉輪太臟。
處理方法:①檢查油管路中的閥門是否打開(kāi),油過(guò)濾器工作是否正常,清洗泵本身過(guò)濾網(wǎng)。②油加溫或降低油溫。③更換油泵。④更換電動(dòng)機(jī)或軸承。⑤清洗風(fēng)機(jī)葉輪。
5.燃燒不良
(1)點(diǎn)小火時(shí)就冒濃黑煙
原因:1)小火風(fēng)門設(shè)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(jìn)油量不足,油過(guò)濾器阻塞。
2)進(jìn)油溫度低,粘度太高或泵進(jìn)油溫度過(guò)高
3)油泵出現(xiàn)故障。
4)風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承損壞。
5)風(fēng)機(jī)葉輪太臟。
3) DⅠ≤DⅡ。
處理方法:①調(diào)大小風(fēng)門。②更換油噴嘴。⑧調(diào)整為DⅠ≡DⅡ+(5°~10°)。
(2)冒黑煙風(fēng)門調(diào)整無(wú)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(fēng)門太大。
2)油中滲水。
處理方法:①調(diào)整風(fēng)門。②改善油質(zhì)。
3.1 低過(guò)量空氣燃燒
低過(guò)量空氣燃燒是燃燒過(guò)程盡可能在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行,隨著煙氣中過(guò)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(yīng),這是一種的降低NOx排放的方法,可降低NOx排放15%~20%。但同時(shí),如果爐內(nèi)氧含量過(guò)低,如低于3%,則有可能導(dǎo)致燃?xì)獾牟煌耆紵?,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(fēng),需與現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)實(shí)情形貼合,并在主風(fēng)道上設(shè)置有風(fēng)門實(shí)行器,用于負(fù)荷變更時(shí)實(shí)現(xiàn)助燃風(fēng)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3.2 空氣分級(jí)燃燒
空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是將助燃空氣分級(jí)送入燃燒裝置的技術(shù),通常在一級(jí)燃燒區(qū),將助燃空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?0%~75%(相當(dāng)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(guò)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(shí),在燃燒區(qū)域形成還原氣氛,抑制了NOx在一級(jí)燃燒區(qū)的生成量。為了完成燃?xì)馊紵^(guò)程,將完全燃燒所需的其余空氣送入第二級(jí)燃燒區(qū),與一級(jí)“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?xì)獾娜紶a度,同時(shí),由于一階段產(chǎn)生的煙氣對(duì)空氣的稀釋,局部氧含量降低,有利于降低反應(yīng)(1)(2)的反應(yīng)速率。由于整個(gè)燃燒過(guò)程所需空氣是分兩級(jí)或多級(jí)送入燃燒區(qū)域,故稱為空氣分級(jí)燃燒法。針對(duì)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(jí)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(guò)對(duì)一次風(fēng)二次風(fēng)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(jí)技術(shù)
燃料分級(jí)燃燒技術(shù)又稱為三級(jí)燃燒技術(shù)或再燃燒技術(shù),空氣和燃料都分級(jí)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(shí),會(huì)發(fā)生NOx的還原反應(yīng),進(jìn)而降低NOx的排放。將80%~85%的燃料送入一級(jí)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(jí)燃燒區(qū),在α<1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛,使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮?dú)?,二?jí)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(jí)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(guó)John Zink公司利用燃料分級(jí)燃燒原理開(kāi)發(fā)了適用于管式加熱爐的遠(yuǎn)距離分級(jí)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(dá)109%。
3.4 煙氣再循環(huán)
煙氣再循環(huán)時(shí)將一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿肴紵齾^(qū)域,或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入燃燒區(qū)域,不僅降低燃燒溫度,同時(shí)也降低了氧氣濃度,進(jìn)而降低了NOx的排放濃度。美國(guó)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(duì)尾排煙氣進(jìn)行了有效控制,當(dāng)循環(huán)煙氣量由占總給入氣體量的0%、6%增大到39%時(shí),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(shè)計(jì)方式,可根據(jù)用戶的實(shí)際需求,提供各種類型不同規(guī)格型號(hào)的冷凝鍋爐。顯然,再循環(huán)煙氣進(jìn)入燃燒區(qū)域后需要吸收熱量,重新升溫至燃燒溫度,過(guò)量的再循環(huán)煙氣將導(dǎo)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(jìn)一步將導(dǎo)致燃料無(wú)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?xì)獾姆€(wěn)定燃燒。
3.5 低NOx燃燒器
燃燒器的性能對(duì)低熱值燃?xì)馊紵O(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從NOx的生成機(jī)理出發(fā),通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過(guò)改變工業(yè)燃燒器的風(fēng)煤比例,可以將前述的空氣分級(jí)、燃料分級(jí)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(dāng)降低著火區(qū)的溫度達(dá)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(shè)計(jì)理念。李陽(yáng)扶等通過(guò)特殊的燃?xì)馊紵鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將燃料與空氣分級(jí)分段給入、燃料與助燃空氣以亞化學(xué)當(dāng)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(jìn)入燒嘴,將強(qiáng)化燃?xì)馀c助燃空氣的混合、分級(jí)分段燃燒、煙氣循環(huán)等技術(shù)進(jìn)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(qiáng)化反應(yīng)物混合與穩(wěn)定燃燒方面研究者們已形成了共識(shí),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(duì)未反應(yīng)的空氣和燃料進(jìn)行預(yù)熱、稀釋,能夠有效地強(qiáng)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(guó)內(nèi)外已對(duì)NO的危害、燃煤發(fā)電燃燒過(guò)程中NO的生成機(jī)理和降低NO技術(shù)進(jìn)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(shí),煙氣循環(huán)使得爐內(nèi)溫度分布更加均勻,稀釋燃燒反應(yīng)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(duì)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(duì)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(wú)旋流時(shí)的排放量。