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为增强二次风的穿透性和扰动性,该CFB锅炉前后墙的水冷壁以标高11.787m处为拐点(见图1),以上是竖直布置,以下呈倒锥形布置,炉膛横截面(以水冷壁管中心计算)由4.645m×5.905m缩小到布风板(标高4.70m)截面2.470m×5.905m。额定工况下,布风板处设计烟速为3.8m/s,实际运行烟速为3.5~4.0m/s;上二次风口以上的炉膛设计烟速为4.0m/s,实际运行速度为3.5~4.5m/s;设计物料循环倍率为18.22,实际物料循环倍率为15~20。该锅炉采用分级燃烧技术,燃烧空气包括一次风、二次风和播煤风,其中约占总风量55%的热一次风分成左、右两股,从炉底等压水冷风室经过风帽进入燃烧室密相区,约占总风量37%的二次风分为下层(喷嘴中心标高7.14m)、上层(喷嘴中心标高10.80m),通过布置在前后墙上的32个喷嘴(每层16个,前后墙各8个,对称布置,喷嘴截面为110mm×60mm)从高速射入炉膛;约占总风量8%的播煤风(来自热一次风,经过增压风机加压)从落煤管(单侧前墙给煤方式,2个给煤口,中心标高6.53m)进入炉膛。锅炉主要设计参数见表1,主要运行参数见表2。
1.2 影响NOx排放质量浓度的因素分析
1.2.1生成机理的影响
(1)燃煤中含有N,燃烧过程中燃料N、空气N与氧气在合适环境下生成NO,且氧化性气氛越强,NO生成量越多。所以仅可在燃烧过程控制NOx生成量,但无法避免NOx生成。
(2)由于该锅炉采用炉前集中给煤,尽管给入的福建无烟煤仅占床料总量的5%左右,并在流化状态下立即与炽热的床料进行混合,但因空气与给煤分配的比例不均和底部燃烧还不够强烈,燃烧室底部具有较高的氧浓度,局部氧化性气氛下致使NO大量生成。CFB锅炉中燃料型NOx是其生成NOx的主要组成部分,其含量超过95%。
1.2.2锅炉结构的影响
(1)2台CFB锅炉下二次风喷嘴中心(标高7.14m)距离布风板(标高4.70m)为2.44m,距离回料口(标高5.56m)只有1.58m。该区域属于燃烧室密相区,物料浓度较大,下二次风的扰动、混合作用有限。
(2)落煤管中心(标高6.53m)与下二次风喷嘴中心(标高7.14m)的距离只有0.61m,约占总风量8%的播煤风从落煤管进入炉膛,补充部分氧量,消弱了还原气氛,不利于NO分解。
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