前言
东滩矿电厂锅炉情况:东滩矿电厂共计三台锅炉,型号:UG-75/3.82-M23,为无锡锅炉厂与浙江大学联合设计,无锡锅炉厂制造的低倍率中温中压循环流化床锅炉。三台锅炉投运日期分别为 1997 年、1999年、2000 年。由于该锅炉为上世纪 90 年代产品,且为国内首台煤泥循环流化床锅炉,能耗高、初始污染物浓度高、运行周期短、运行维护成本费用高等诸多设计缺陷在运行过程中凸显,进而影响电厂的安全生产运行管理。
三台锅炉目前出力在 70t/h 左右,床温在 980-1020℃左右,炉膛出口温度在 700℃左右,返料温度在 500-550℃左右,氧含量在 3-6%左右,料层差压在 8.0-8.5 kPa 左右,锅炉出力在 70t/h 左右,一次风机电流在37-40A。运行状况较差,尤其是,运行床温高达 1000℃,炉内脱硫效率极低,只能采用炉外烟气脱硫;氮氧化物初始生成浓度较高,脱硝氨水耗量大,滤袋糊袋严重;运行周期普遍较短,好的时候在 60 多天,差的时候 20 多天。
环保方面主要问题有以下几方面:
烟气回燃导致空气预热器管外壁结垢、堵塞、腐蚀、泄漏,造成换热不良,排烟温度升高,空气、烟气短路,引、送风机振动大、电耗高,辅机故障率高。
目前 1#锅炉超低排改造已完成,采用的是 SNCR+SCR 脱硝,布袋除尘+湿电除尘,石灰石—石膏脱硫工艺,改造后二氧化硫、烟尘基本满足超低排要求,但氮氧化物不能达到 50mg/m3 超低排要求,基本维持在80mg/m3 左右,偶尔的伴有分钟值超标,喷氨量较大(10%浓度氨水),达到 1.5t/h,脱硝氨水蒸汽单耗达到 11kg/蒸吨,需要在下一步的工作中摸索经济运行的操作调整方法。
超低排改造后氮氧化物不能达标排放的原因析:
1、因超低排总包单位未做温度场模拟试验,直接在原喷枪位置更换了新喷枪,氨水喷枪位置有待于优化,SNCR 效率低,整个锅炉温度场分布不均匀,下部高,上部低,上下偏差大,不能满足 SNCR 反应 850℃—1200℃要求导致效率低。
2、SCR 入口温度低,目前在 290℃,不能满足 SCR 最佳反应区间 315 —420℃温度要求。
3、SCR采用的钒系催化剂停炉检查发现催化剂表面附着一层亮黑色物质,可能会降低催化剂的活性。目前超低排总包单位已经取样分析,具体物质及是否影响催化剂活性目前不明。
2#锅炉、3#锅炉还没有进行超低排改造,目前采用的是氨法脱硫,低氮燃烧+SNCR 脱硝,布袋除尘工艺,执行的标准是 100、200、20。因目前超低排未改造 2#锅炉、3#锅炉,氮氧化物执行的标准为 200,目前电厂通过低氮燃烧即可满足达标排放要求,具体的做法是锅炉压氧燃烧,将炉膛出口氧含量控制在 2—3%,如果不能满足要求再开一点烟气回燃,但烟气回燃会带来后续空预器腐蚀积灰、风机叶轮腐蚀、风机振动等问题。燃料系统不稳定,锅炉氧含量较高时采取适当喷入氨水措施满足 200 排放标准要求。
针对东滩矿电厂 75t/h 主烧煤泥的 CFB 锅炉在烟气脱硝存在的问题,提出炉内深度低氮燃烧脱硝超低排放改造解决方案,供业主参考。
1、实施中部二次风分级燃烧技术
二次风口距布风板高度对脱硝影响很大,进行改造。对于脱硝效果不理想的锅炉,采用中部风专利广义配风,在炉堂进行高梯度多级分级送风。在标高 1054 设置中部二次风。

需要在炉膛前后墙各开孔
4-6 个。
材料及施工:保温及护皮拆除、炉墙开孔(每个开孔切割两根水冷壁管)、需要喷嘴(大小头Φ108*159*156)、DN150 管道弯头、制作密封盒、耐火材料浇注、保温及护皮恢复。拆除原上二次风,喷嘴、弯头和短管可被利旧。

单台锅炉二次风改造材料清单
序号 |
名称 |
单位 |
数量 |
型号/材质参数 |
备注 |
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1 |
水冷壁弯管组 |
组 |
10 |
20G 每组弯2根管子。 |
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2 |
喷嘴 |
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大小头Φ108*159*15 |
利旧 |
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3 |
焊接钢管 |
m |
15 |
DN150,Q235 |
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4 |
弯头 |
个 |
8-12 |
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利旧 |
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5 |
保温 |
套 |
8-12 |
岩棉+白铁皮 |
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由于分级燃烧技术使炉内形成沿炉膛高度方向明显的“双还原区”,也有利于脱硫。分级燃烧技术使炉内强还原区域部分含硫物质在碳氢催化作用下分解成 H2S,并与烟气中分解形成的 CaO 发生反应,生成 CaS。

由于分级燃烧的强还原性和独特的着火燃烧过程,使 CaS 较稳定地存在于炉渣中。本次改造,二次风的改造是一项重点内容,主要是优化二次风分级布置。大部分现役流化床锅炉二次风设计存在以下局限:在空间尺度方面,未顾及极高浓度的密相区下部物料的强阻挡效应,二次风根本无法穿透物料,直接造成炉膛中央的高贫氧区,导致 CFB 燃烧效率下降,炉效降低;

在水平方向,未考虑氧量均匀分配的因素,形成了物料燃尽过程较大的差异,也影响最终燃尽率二次风射流引入角度不合理,造成二次风喷口形状不规整,产生喷口局部涡流和失效效应,进一步降低了二次风射流刚性;
二次风整体调节裕度很小,运行人员无法根据烟温偏差、炉内温度场分布等运行工况的要求进行合理的二次风调整;二次风设计没有根据实际回料口位置和给煤口位置进行合理调配,而以简单的等径、等高和均分方式,去应对相对复杂的炉内灰浓度场分布和新鲜燃料的不平衡性,更加造成了氧量分布的不均衡;
没有针对目前低排放要求的氧化、还原区合理分配,不能很好地将高效燃烧与低氮排放有机地结合在一起。
2、对原中下二次风口实施导流台
炉内氧量分布不均,采用二次风口导流台专利技术解决锅炉中心缺氧和。
循环流化床锅炉普遍存在着炉膛中心缺氧问题,炉内氧量分布严重不均,不利于脱硝二次风口附近的高氧处产生的硝量较大。在方案一的前提下(即密相区已经低氧的情况下),用二次风口导流台专利技术解决炉墙贴壁富氧问题及炉内氧量分布不均和中心缺氧问题(引发局部高硝量问题),对 6-8 个原中下二次风口实施二次风口导流台,导流台由耐火耐磨材料构成。
材料及施工:二次风口上部耐火材料的拆除、销钉的制作与焊接、导流台用耐火耐磨材料成形
单台锅炉原中下二次风口导流台改造项目材料清单
序号 |
项目名称 |
规格参数 |
单位 |
数量 |
备注 |
1 |
耐磨耐火材料 |
耐磨耐火可塑料 |
吨 |
0.5 |
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2 |
销钉 |
Φ8 不锈钢圆钢 |
吨 |
0.05 |
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3 料层飞灰催化燃烧技术
料层飞灰催化燃烧技术即实现飞灰再循环,会适当影响循环倍率。实施中采用专利技术对省煤器下部、预热器下部、除尘器下部的飞灰视现场情况进行综合利用,显著利于脱硝。实验证明,飞灰返回料层有催化作用
能有效降低 NOx。
气体粉末发送器,利用文丘里缩涨射吸抽真空原理精密制造,外形为 DN100 三通式构造,全不锈钢(304 或 316)制造耐磨性好,适合于用 9-60KPa的风产生真空腔室抽吸粉末状物质,气体与粉末混合后经扩散管升压再由 DN100 管道输送到水平 30-100 米垂直 12 米远的容器内(容器背压 2-3KPa)。适合于电厂将飞灰连续发送到锅炉内实现飞灰再循环。 |
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3 料层飞灰催化燃烧技术
料层飞灰催化燃烧技术即实现飞灰再循环,会适当影响循环倍率。实施中采用专利技术对省煤器下部、预热器下部、除尘器下部的飞灰视现场情况进行综合利用,显著利于脱硝。实验证明,飞灰返回料层有催化作用能有效降低 NOx。
气体粉末发送器,利用文丘里缩涨射吸抽真空原理精密制造,外形为 DN100 三通式构造,全不锈钢(304 或 316)制造耐磨性好适合于用 9-60KPa的风产生真空腔室抽吸粉末状物质,气体与粉末混合后经扩散管升压再由 DN100 管道输送到水平 30-100 米垂直 12 米远的容器内(容器背压 2-3KPa)。适合于电厂将飞灰连续发送到锅炉内实现飞灰再循环。 |
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