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興罡石化設(shè)備

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產(chǎn)品知識(shí)

應(yīng)用兩段式空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造的技術(shù)路線及方法

作者: 興罡石化設(shè)備| 時(shí)間:2016-04-05 09:01:41 | 點(diǎn)擊次數(shù):

 空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造的技術(shù)路線

煤粉鍋爐的燃燒過程缺乏細(xì)化的計(jì)算方法,在相關(guān)資料和規(guī)程中對(duì)于燃燒器通過一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的選取進(jìn)行的設(shè)計(jì),利用空氣分級(jí)燃燒改造的時(shí)候也應(yīng)該遵守這些原則。空氣分級(jí)燃燒改造的技術(shù)路線圖是從 5 臺(tái)次燃燒器改造的實(shí)踐工作中總結(jié)出的,能夠適用于燃燒器改造,有利于低 NOX燃燒技術(shù)在改造工程上的推廣應(yīng)用。四角切圓煤粉鍋爐應(yīng)用低 NOX燃燒技術(shù)的技術(shù)路線圖見圖 4。

應(yīng)用低 NO X 燃燒技術(shù)燃燒器改造的技術(shù)路線圖

主燃區(qū)空氣過量系數(shù)的確定方法 

當(dāng)主燃區(qū)空氣過量系數(shù)為0.7時(shí),NOX減排效果*佳,但過低的空氣過量系數(shù)會(huì)影響到爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的組織,同時(shí)在采用棗核型二次后,能夠形成徑向分級(jí),緩解一二次風(fēng)在燃燒初期的混合,降低一次燃燒的空氣量。爐型的大小也影響到空氣過量系數(shù)選擇,鍋爐容量大,燃燒器層數(shù)多,爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)組織靈活,能夠選擇較低的主燃區(qū)空氣過量系數(shù),反之小型鍋爐需要選擇較高的空氣過量系數(shù)。因此爐內(nèi)空氣過量系數(shù)在綜合各方面影響后選擇。經(jīng)過本次研究推薦420t/h以下的鍋爐選取0.9~1.0,420t/h以上的鍋爐選取0.8~0.9。
 
 
主燃燒區(qū)煙氣流速的計(jì)算方法見式2
 
主燃燒區(qū)煙氣流速的計(jì)算方法見式2。
式中:

Wy——煙氣在爐內(nèi)的平均上升速度
Bj——鍋爐計(jì)算燃料消耗量,kg/s;
Vy——煙氣體積,計(jì)算值,m3/kg(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài));
l1,l2——爐膛截面的深度與寬度,單位為m;
P——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?,Pa;
ϑ ′——爐膛出口溫度,℃;
ϑa——理論燃燒溫度,℃。
 
SOFA高度的選取
經(jīng)分析煤粉燃燒的氮氧化物轉(zhuǎn)化曲線,前0.5秒是控制氮氧化物生成的關(guān)鍵時(shí)間。選取的SOFA原則上應(yīng)保證*上層一次風(fēng)至*下層SOFA的煙氣停留時(shí)間大于0.5s。在停留時(shí)間保證的基礎(chǔ)上為了保證噴入SOFA后燃燒充分,SOFA高度又應(yīng)低于*上層燃盡風(fēng)與折焰角的中心線。煙氣速度應(yīng)用式3計(jì)算。 
 
τ=l3/Wy   (3)
 
式中: l3——燃燒器上排一次風(fēng)噴嘴中心至燃盡風(fēng)中心距離     
 
SOFA 風(fēng)量、風(fēng)速、尺寸、層數(shù)的設(shè)計(jì)
SOFA 的風(fēng)量按式 4 計(jì)算  
Q SOFA=Q LL×(1.2-a1)   (4)
 
QSOFA——燃盡風(fēng)的質(zhì)量流量
QLL——理論空氣質(zhì)量
a1——主燃區(qū)空氣過量系數(shù)
計(jì)算質(zhì)量流量后換算成體積流量,為使燃盡風(fēng)具有穿透力,設(shè)計(jì)燃盡風(fēng)風(fēng)道時(shí)應(yīng)盡量減少彎頭的設(shè)計(jì),減少從風(fēng)箱引入燃盡風(fēng)噴口的距離,風(fēng)道的面積大于 SOFA 噴口的面積 1.2 倍以上。選取 SOFA風(fēng)速為 50m/s(由于風(fēng)壓原因,一般無法實(shí)現(xiàn)更高的風(fēng)速),根據(jù)體積流量與選取的風(fēng)速計(jì)算 SOFA 總尺寸。即使鍋爐容量小于 420t/h,一般也將設(shè)計(jì)為兩層以上,這樣在低負(fù)荷下,只投入一層 SOFA,保持 SOFA 高風(fēng)速,具有強(qiáng)穿透力。
SOFA 噴口可設(shè)計(jì)成上下左右擺動(dòng)的形式,對(duì)調(diào)節(jié)主蒸汽溫度偏差,控制火焰高度能起到一定的作用,但通常設(shè)計(jì)成固定形式的即可。采用可擺動(dòng)形式的噴口宜設(shè)計(jì)成正方形,固定形式的噴口宜設(shè)計(jì)成圓形,可提高氣流剛度和穿透力,提高燃盡效果。
 
SOFA 安裝角度的設(shè)計(jì) 
SOFA 選擇與氣流旋轉(zhuǎn)方向反切安裝,安裝切圓初步選取與原二次風(fēng)切圓大小一致或略大于原切圓大小,計(jì)算過平衡度之后做調(diào)整。
 
爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的平衡度
 
計(jì)算方法見式 5,該式的意義是所有正切與反切的空氣動(dòng)量之比,應(yīng)用導(dǎo)流板改造后,計(jì)算時(shí)將被改造的噴口分成部分計(jì)算。 
爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的平衡度
式中: 
jiff,——分別代表與動(dòng)力場(chǎng)方向相同和相反的氣流流量,m3/s;  
 A,B——分別代表爐膛寬度和深度,m;
α1,α2——分別代表與動(dòng)力場(chǎng)方向相同和相反的燃燒器角度。
 
原二次風(fēng)角度面積的改造
 
對(duì)原二次應(yīng)縮小一定的面積,使改造后二次風(fēng)的總面積接近改造前的水平,彌補(bǔ)引出 SOFA 后風(fēng)量減小帶來的風(fēng)速減小的問題,但*上兩層不宜縮小,*上兩層起到壓制火焰、初步分級(jí)效果,若縮小面積不利于 NOX減排和煤粉的燃盡。 
縮小各二次風(fēng)噴口面積時(shí),應(yīng)注意二次風(fēng)與一次風(fēng)的間距不能因?yàn)榭s小面積而變得過大,過大會(huì)引起一次風(fēng)卷吸熱煙氣,造成噴口結(jié)焦。
原二次的改造還應(yīng)注意防止鍋爐因主燃區(qū)缺氧燃燒引起的爐膛結(jié)焦,通??稍诙物L(fēng)內(nèi)加裝導(dǎo)流板,使一部分二次風(fēng)以 15°至 20°大角度的方向噴出,達(dá)到使水冷壁區(qū)域富氧,防止結(jié)焦,導(dǎo)流板形式如圖 5 所示。 
 
二次風(fēng)噴口導(dǎo)流板改造示意圖
 
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