660MW机组CFB锅炉设计煤种排放特性试验

   摘要：在3MW循环流化床锅炉燃烧试验台上,对某超临界660MW机组CFB锅炉设计煤种进行了试烧试验,研究了锅炉设计煤种的自脱硫性能,添加石灰石对炉内脱硫效率的影响,以及炉内低NOx燃烧特性。结果表明:燃用设计煤种时,炉内燃烧较为稳定;设计煤种具有一定的自脱硫效果且与床温有关,床温在860~900℃时,自脱硫效率可达31.6%;添加石灰石后, 炉内脱硫效率可提高至95.1%,且脱硫效率与钙硫摩尔比和石灰石粒径有关,且对燃烧效率影响较大;不同负荷下, 1%,NOx排放量均可维持在较低水平。

前言：为了提高煤炭质量,降低燃煤过程中的污染物生成量,我国煤炭大多经过洗选,洗选产品经过配比,可满足不同用户对煤质的需求.随着我国煤炭产量的逐年增加,经洗选产生以煤矸石为主的低热值煤量也在逐年增加.以平朔矿区为例,2013年产煤1.2亿t,经洗选后产生以煤矸石为主的低热值煤达4800万t,除就地将其少部分用于电力燃料和化工原料外,其余大多被露天堆置或就地填埋,综合利用率较低.循环流化床锅炉技术是上世纪80年代初发展起来的高效、低污染的洁净煤燃烧技术,并且具有燃料适应性广、燃烧和脱硫效率高、NOx排放量低、调峰能力强等优点,在国内外得到了较快的展.由于国家对环保要求越来越严格,燃煤电厂控制污染物排放的成本也在逐年升高,从而使得CFB锅炉技术发展前景广阔. 本文在3MWCFB燃烧试验台上,对平660MW机组CFB锅炉设计煤进行试烧试验,研究燃用低热值煤种时SO2和NOx的排放特性,可为同类型锅炉的设计和运行优化提供参考.

1 试验研究

1.1试验系统

试验主要包括设计煤种自脱硫试验、添加石灰石对炉内脱硫、燃烧效率影响试验和炉内低NOx燃烧特性试验.3MWCFB燃烧试验台如图1所示. 试验台主要由床下点火风道、布风装置、主循环回路、尾部烟道、水冷系统、烟风系统、给料系统、排渣装置和钢构架组成.该锅炉采用平衡通风、M型布置,钢构架支吊.流化风室采用等压风室,其布风板上布置有钟罩型风帽.在炉膛出口配置1个旋风分离器,其下方布置有1个“ J”阀回料器,由旋风分离器分离落下的物料经回料器返回炉膛.根据需要, 其中一部分可经外置换热器后再返回炉膛.炉膛内衬为耐火、耐磨、绝热材料,炉膛内燃烧温度由水冷管、模拟水冷壁控制.高温尾部烟道设置有水冷器及旁路烟道,可有效调节空气预热器(空预器)入口烟温.低温烟道采用双烟道结构,内设空预器,通过烟气挡板可有效调节一、二次风温.试验台采用点火风道点火启动.试验台一次风主要用作燃烧风、流化风、播煤风、石灰石的输送风以及天然气枪的燃烧风;二次风主要用作助燃风;高压风系统主要提供回料器、外置床以及锥形阀、点火枪用风等.热烟气首先将部分热量传递给水冷壁,然后流经旋风分离器进入尾部烟道,经水冷器进入空预器后,最终进入除尘器,由烟囱排向大气.飞灰通过尾部烟道进入除尘器后排出.底渣经由炉膛底部2个排渣口进入冷渣器冷却后排出;旋风分离器分离的颗粒物通过回料器或外置式换热器被送回炉内或排出. 为取得试验数据,在炉膛上设置有烟气温度和压力测点、烟气和灰取样孔以及进行其他试验所需取样孔.在高温烟道出口和除尘器排灰口布置ABB烟气分析仪和等速取样仪,以测量烟气成分及飞灰可燃物.从排渣管口取样,以分析底渣含碳量.

1.2 实验样品

本试验采用平朔660MW机组CFB锅炉设计煤种,该煤种由洗中煤和煤矸石配比而成,其工业分析和元素分析见表1.

2 试验结果与分析

2.1 燃烧稳定性

由于CFB锅炉对煤质的适应性较强,设计煤种可在不同负荷下稳定燃烧.3MWCFB锅炉不同负荷下的床温变化曲线如图2所示.由图2可见,CFB燃烧试验运行平稳,床温可保持在900℃左右.