宜昌化工热电厂锅炉低氮燃烧器改造方案

中石化湖北化肥厂资产公司宜昌分公司热电厂2×240t/h、1×220t/h燃煤锅炉烟气低氮改造方案北京中通凯瑞科技有限公司二〇一四年一月宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案1目录1前言......................................................................................................32设备概况.............................................................................................32.1锅炉规范..........................................................................................42.2燃煤特性..........................................................................................42.3燃烧设备..........................................................................................63主要设计研究依据...............................................................................94NOx生成和低NOx控制技术...........................................................94.1NOx生成机理..................................................................................94.2NOx的控制技术与分析................................................................124.2.1燃烧前NOx控制技术................................................................124.2.2燃烧中NOx控制技术................................................................124.2.2.1早期低NOx燃烧技术.............................................................134.2.2.2水平空气分级低NOx燃烧技术............................................144.2.2.3垂直空气分级低NOx燃烧技术..............................................144.2.3烟气脱硝技术.............................................................................144.2.3.1选择性催化还原技术SCR......................................................144.2.3.2选择性非催化还原技术SNCR...............................................155低NOx燃烧器的设计......................................................................15宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案25.13台锅炉低NOx燃烧技术改造项目燃煤特性评价......................155.23#号锅炉改造技术方案................................................................155.31#、2#号锅炉改造技术方案..............................错误!未定义书签。5.4技术原理........................................................................................195.4.1垂直浓淡稳燃技术原理.............................................................195.4.2水平浓淡煤粉燃烧器的热回流着火稳燃原理：.....................205.4.3浓淡煤粉燃烧器防止结渣和高温腐蚀原理.............................215.4.4浓淡煤粉燃烧器降低NOx排放原理.......................................225.4.5偏置二次风降低NOx排放原理...............................................235.4.6空气分级燃烧（SOFA燃尽风）降低NOx排放原理............245.4.7灵活地调整汽温和保证安全受热面壁温..................................255.4.8燃尽风风量测量系统的说明......................................................266供货范围...........................................................................................277、改造费用：..........................................................错误!未定义书签。宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案31前言中国石化资产公司宜昌分公司3台煤粉锅炉脱硝改造项目，为了尽量减轻炉后烟气脱硝的压力，先对该3台锅炉进行低氮燃烧器的改造。低氮燃烧器改造后，锅炉出口烟气中NOx的浓度约为350mg/Nm3，该数据作为烟气脱硝装置入口NOx的设计基线浓度值，要达到排放烟气中NOx的浓度≤100mg/Nm3的环保要求，只需脱硝效率达到71.4%左右即可，采用炉外SCR技术完全能满足要求，所以在本可研中推荐采用低氮燃烧器改造+SCR技术对该3台锅炉进行烟气脱硝治理。宜昌化工热电厂现有1*220、2*240t/h燃煤锅炉，准备在脱硫脱硝改造项目过程中进行低氮燃烧器改造，以降低锅炉低氮改造的运行成本，提高锅炉整体经济效益。#1、#2炉2*240t/h为武汉锅炉厂有限责任公司设计生产的2台高压煤粉炉。#3炉为武汉锅炉厂生产的220t/h高压煤粉炉。3台炉均为高温、高压、自然循环、固态排渣煤粉锅炉，中间储仓制乏气送粉系统，四角切圆燃烧方式。未进行低氮燃烧器改造前，锅炉燃烧NOx排放在470mg/NM3左右，通过改造后NOx排放要求达到350mg/NM3。以下针对3台型进行技术方案介绍。2设备概况宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案42.1锅炉规范备名称参数名称单位参数锅炉生产厂家武汉锅炉厂过热器蒸发量（BMCR）t/h240t/h×2+220t/h过热器出口蒸汽压力（BMCR）MPa.g10.3过热器出口蒸汽温度（BMCR）℃540锅炉排烟温度（修正后）（BMCR）℃140锅炉计算耗煤量（BMCR）t/h32空预器数量（每台炉）台1型式列管换热器漏风率（一年内）%除尘器数量（每台炉）1型式电袋、布袋（3#）除尘效率%出口灰尘浓度（O2＝6%，干态）引风机型式及配置每台锅炉两台，液偶型烟囱双管集束烟囱2.2燃煤特性设计煤质特性见表1。表2.2-1220t/h锅炉燃煤煤质宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案5项目单位设计煤种校核煤种煤质元素分析收到基碳Car%46.84-收到基氢Har%3.77-收到基氧Oar%0.99-收到基氮Dar%6.21-收到基硫Sar%1.08-收到基低位发热量kJ/kg19250-煤质工业分析收到基水分War%8.45-收到基灰分Aar%32.66-收到基挥发份Vdaf%30.24-锅炉设计耗煤量t/h32.36锅炉实际耗煤量t/h31.87表2.2-3240t/h锅炉燃煤煤质序号项目名称符号单位煤种香山五七1碳Cf%57.158.092氢Hf%3.833.93氧Of%6.316.824氮Nf%1.070.985硫Sf%1.170.66分析水分Wf%1.131.227外部水分WWZ%8.674.658全水分Wn9.705.819灰分Af%29.3928.39宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案610可燃基挥发分Vr%35.1236.1611低位发热值MJ/kg22.3122.7412高位发热量MJ/kg23.1223.5713焦渍特性--4514锅炉设计耗煤量t/h32.1515锅炉实际耗煤量t/h31.66注：240吨锅炉燃料特性：烟煤，以平顶山“香山矿”和“五七矿”1:1混合2.3燃烧设备2.3.1原锅炉炉膛布置1#、2#台锅炉都是武汉锅炉厂的产品，在外形、主要参数一致情况，个别略有差别，由于档案室现存资料不全，因此将两台炉作为一样的结构与参数考虑。3#锅炉是武汉锅炉厂生产的220吨锅炉，由于业主未提供相应的锅炉资料我们根据以往所接触的同类项目来做相应方案。3台炉膛断面为近似方形，采用乏气系统，燃烧器采用四角布置切向燃烧方式，锅炉共配置2台钢球磨。锅炉共设置2层一次风喷嘴，一、二次风间隔布置。每角燃烧器各有二次风门挡板5组，均由电动执行器控制，燃烧器喷嘴除了下二次风及一次风不摆动外，其余喷嘴均可摆动。煤粉燃烧器设计参数见图1和表2。宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案7图1改造前煤粉燃烧器示意图表2煤粉燃烧器设计参数项目风率（%）风速（m/s）风温（℃）一次风19.828.070二次风76.245.0310炉膛漏风4.0－302.3.2改造目的锅炉实际运行过程中存在及需要解决的问题：1)通过对锅炉燃烧系统及制粉系统设备改造，将锅炉氮氧化物排放降低到宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案8350mg/Nm3，锅炉的效率将保持不变。2)改造后锅炉的出力维持不变，过热蒸汽和再热蒸汽的温度达到原设计值，过热蒸汽的减温水量在可控范围之内。3)改造后的锅炉运行必须具有安全性，经济性及可操作性。燃烧系统能够扩大煤种的适应性，防止结渣及高温烟气腐蚀。改造后锅炉的控制模式基本维持不变，燃烧火焰更稳定。2.3.3改造范围针对本次改造所要达到的目的以及锅炉目前存在的问题，基本的改造范围如下：1）重新设计本改造燃烧系统；2）增设SOFA系统2.3.4性能保证在燃用目前的煤种情况及煤粉细度范围内：1)BMCR工况下，NOx（干基、标态、6%O2下折算的NO2计）排放浓度不大于_350_mg/Nm3，CO排放浓度不变，锅炉效率不小于改造前（低位热值），未燃碳热损失不高于改造前。各项性能指标须同时保证。2)锅炉在70~100%BMCR范围内运行时，主蒸汽温度540℃，减温水量按照原设计数据；在70~100%BMCR范围内运行时，过热蒸汽温度540℃，汽温偏差不超过±5℃，减温水量不大于原设计值。3）炉膛出口两侧烟温差少于50℃。宜昌化工热电厂锅炉低氮改造方案93主要设计研究依据JB10440-2004大型煤粉锅炉炉膛及燃烧器性能设计规范锅炉机组热力计算-标准方法．北京：机械工业出版社，1976DL/T435-2004电站煤粉锅炉炉膛防爆规程DL/T5121-2000火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程中国动力工程学会主编．火力发电设备技术手册．北京：机械工业出版社，2000电站锅炉