負(fù)荷改變對(duì)煤粉鍋爐燃燒產(chǎn)物中汞的分布特征影

負(fù)荷改變對(duì)煤粉鍋爐燃燒產(chǎn)物中汞的分布特征影響研究朱珍錦薛來(lái)談儀張長(zhǎng)魯李永光章德龍王啟杰潘麗華柯建新21.上海電力學(xué)院動(dòng)力工程系，上海200090；2.華東電力試驗(yàn)研究院，上海200433300以坭250以坭和200以坭時(shí)的煤渣底灰飛灰取樣后，通過(guò)對(duì)鍋爐負(fù)荷改變時(shí)煤和燃燒產(chǎn)物中汞的含量進(jìn)行定量測(cè)量，進(jìn)行了煤在不同鍋爐負(fù)荷下燃燒時(shí)汞的分布特征和富集特性的研究和探討。 　　773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼人1引言美國(guó)伊利諾斯州Springfield市火力發(fā)電廠上空300爪處，汞的濃度為0.56.9，爪3，20個(gè)樣品平均值為631.而干凈大氣中汞的背景值僅為5ngm3，可，火力發(fā)電鍋爐燃煤的影響會(huì)使大氣中汞的濃度大大增加。因此，開展煤在電廠鍋爐燃燒時(shí)汞污染物的生成排放和控制研究對(duì)于保護(hù)基金項(xiàng)目1999年上海市青年科技啟明星計(jì)劃資助項(xiàng)目生態(tài)環(huán)境促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有積極意義。 　　目前，美國(guó)WinstonChow已對(duì)煤中汞的賦存形Laudal已開展煙氣組分對(duì)汞的生成特性影響研究3；MengDawnCheng提出用激光誘發(fā)等離子區(qū)來(lái)對(duì)細(xì)粒子中的汞進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)4.加拿大Ed證30以81利用質(zhì)量平衡方法來(lái)研究煤燃燒時(shí)微量元素的排放特性5.其它國(guó)家的相關(guān)研究也已開展69. 　　然而，關(guān)于煤在大型電廠鍋爐負(fù)荷改變時(shí)燃燒產(chǎn)物中汞的分布特征富集特性等的研究并未多。 　　125012001下的煤渣底灰飛灰進(jìn)行取樣后，通過(guò)對(duì)煤樣灰樣渣樣中的汞進(jìn)行定量測(cè)量，獲得煤在不同鍋爐負(fù)荷下燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物中汞分布的變化趨勢(shì)，并對(duì)變負(fù)荷時(shí)汞的富集特性進(jìn)行研究和探討。 　　2樣品米集輪機(jī)發(fā)電機(jī)組配套的亞臨界次上升次混合中間再熱口，型單爐膛燃煤直流鍋爐。鍋爐型號(hào)為301025170.5540540，燃用山西貧煤。煤粉細(xì)度心0=12.81穴200=1.2煤的元素分析和工業(yè)ing時(shí)停用。鍋爐負(fù)荷為20012501和3001量的變化4. 　　鍋爐變負(fù)荷時(shí)煤和燃燒產(chǎn)物采樣的大致過(guò)程為首先清空殘留物；其次，待鍋爐負(fù)荷穩(wěn)定51后，測(cè)出其燃燒參數(shù)；同時(shí)在相應(yīng)位置進(jìn)行采樣。 　　爐前煤的取樣由輸煤皮帶上的采煤樣機(jī)完成；采樣和制樣后，最終獲得51煤樣備用。爐膛底渣采集時(shí)，在考慮渣塊大小比例和外觀顏色后，用采樣勺在刮板撈渣機(jī)上撈取0.51渣樣裝入采樣瓶中；渣樣的采集點(diǎn)1.底灰的采樣點(diǎn)是在如臺(tái)電除塵有雙室3電場(chǎng)，因此，本文用飛灰取樣器對(duì)3燃燒條件該爐單角燃燒器共有煤粉噴口6只。與次風(fēng)相間布置的次風(fēng)包括燃燒器最下層的底部風(fēng)3層偏置風(fēng)2層中間次風(fēng)和上部2層燃燼風(fēng)。 　　次風(fēng)從布置在鍋爐前后墻上及角燃燼風(fēng)噴口上部進(jìn)入爐膛。燃燒器最下面的底部次風(fēng)噴口標(biāo)高為16.952瓜，最上部燃燼風(fēng)噴口標(biāo)高為25.044瓜。為了解鍋爐負(fù)荷改變時(shí)煤在爐膛內(nèi)的燃燒狀況首先對(duì)鍋爐負(fù)荷分別為300125012001工況下爐膛內(nèi)的熱力特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 　　3.1爐膛溫度溫度測(cè)點(diǎn)選取3個(gè)，分別位于標(biāo)高21以25m和34.8以處的前墻右側(cè)看火孔。溫度測(cè)量采用界，2201型光學(xué)高溫計(jì)。 　　不同鍋爐負(fù)荷不同測(cè)點(diǎn)高度下爐內(nèi)氣流溫度變化3.可燃燒器區(qū)標(biāo)高21以和25以的測(cè)點(diǎn)爐內(nèi)溫度較高；而燃燒區(qū)上部爐膛標(biāo)高34.8m的測(cè)點(diǎn)溫度略低。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，不同高度下降低幅度比爐膛燃燒區(qū)溫度的降低幅度要大。 　　3.2風(fēng)量變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)次風(fēng)噴口風(fēng)速在負(fù)荷小于90只時(shí)均為22.5爪8，在負(fù)荷為90只至100MCR時(shí)次風(fēng)速是從22.5ms至25mA間線性遞增。次風(fēng)噴口在變負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，風(fēng)門檔板開度根據(jù)風(fēng)箱和爐膛的壓差來(lái)調(diào)節(jié)，此壓差值與各層給粉量之間有特定關(guān)系。起冷卻作用的前后墻次風(fēng)直運(yùn)行，而其余次風(fēng)在負(fù)荷小于50，只下，爐內(nèi)氣流次風(fēng)次風(fēng)燃燼風(fēng)次風(fēng)總風(fēng)負(fù)荷下爐前煤中汞的含量致，均為0.133.可時(shí)爐底渣樣中汞的含量對(duì)應(yīng)為0.044化0.008，你0未檢測(cè)到，下同。顯然，這3個(gè)負(fù)荷下渣中汞的含量不僅十分微量，而且，隨3.3燃煤量和過(guò)量空氣系數(shù)給粉量與燃燒器組負(fù)荷呈線性關(guān)系。鍋爐負(fù)荷為20012501和3001下鍋爐燃煤量的變化5.即，隨著鍋爐負(fù)荷降低，燃煤量減小。 　　由于變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)空氣量的降低幅度小于給粉量的降低幅度，因此，6的變負(fù)荷下爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)變化明，隨著鍋爐負(fù)荷的降低，過(guò)量空氣系數(shù)4汞的測(cè)量以，5為催化劑，用只吡3出3，4分解試樣，使試樣中的汞轉(zhuǎn)化為價(jià)汞離子，再將汞離子還原為汞原子蒸汽，用301型測(cè)汞儀測(cè)定試樣中汞的含量。 　　5結(jié)果分析著鍋爐負(fù)荷的降低，渣中汞的含量減少?？梢哉f(shuō)，煤經(jīng)過(guò)爐膛內(nèi)高溫燃燒后，所生成的渣中汞的含量很低。 　　下省煤器左右兩側(cè)底灰中汞的含量分別為右側(cè)NDND.因此，隨著鍋爐負(fù)荷的降低，省煤器兩側(cè)底灰中汞的含量均相應(yīng)減少；且右側(cè)底灰中汞的含量都高于對(duì)應(yīng)負(fù)荷下左側(cè)底灰中汞的含量。同時(shí)，3個(gè)鍋爐負(fù)荷下，省煤器底灰中汞的含量均低于爐前煤以及爐底渣中汞的含量。由于地殼中汞的平均含量為0.06，因此，從溫度較高處的省煤器底部將底灰排出時(shí)，底灰所含的汞不會(huì)對(duì)環(huán)境造成明顯影響。 　　鍋爐負(fù)荷相同時(shí)，不同電場(chǎng)采集的飛灰中汞的含量不致；鍋爐負(fù)荷不同時(shí)，相同電場(chǎng)采集的飛灰中汞的含量也不致。由于所捕捉的飛灰灰樣在電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)中的粒徑越來(lái)越小，因此，飛灰中汞的含量隨著灰粒粒徑的減少而增大。艮口，灰粒越細(xì)，灰粒中汞的含量越高。 　　定義飛灰中汞的富集因子飛灰中汞的含量2汞2飛灰煤中汞的含量，汞4煤因此，不同鍋爐負(fù)荷不同飛灰粒徑下汞的富集因子變化如1. 　　負(fù)荷電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)叫可隨著飛灰粒徑的減小飛灰子在增大；隨著鍋爐負(fù)荷的降低，飛灰中汞的富集因子總體上在減小。然而，鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，飛灰中汞雖然省煤器底灰粒徑比電除塵飛灰粒徑略大，但底灰中汞的含量比飛灰在3個(gè)電場(chǎng)中汞的含量小1個(gè)量級(jí)，且在鍋爐的3個(gè)負(fù)荷下的測(cè)量結(jié)果都證實(shí)了這點(diǎn)。因此，本文認(rèn)為這是由于省煤器底部較高的溫度使汞仍呈氣態(tài)，而電除塵處較低的溫度使汞凝結(jié)而吸附在飛灰面上。由于飛灰粒徑越細(xì)，其比面積越大，且在爐內(nèi)懸浮時(shí)間越長(zhǎng)，因而汞在細(xì)小灰粒上的相對(duì)沉積量越大。同時(shí)可以認(rèn)為，該鍋爐含汞物質(zhì)的凝結(jié)溫度介于省煤器和電除塵內(nèi)氣體溫度之間。 　　從燃煤電廠鍋爐煙囪中排放的汞污染物隨著人類呼吸皮膚吸收及食物的攝入，將直接影響人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。鍋爐煙囪中排放的汞污染物不僅包括煙氣夾帶的細(xì)灰粒中富集的汞污染物，而且包含煙氣中汞的污染物。由于本文目前尚未能直接對(duì)電廠鍋爐煙氣中汞污染物的含量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，因此，本文借助于質(zhì)量平衡方法來(lái)進(jìn)行關(guān)于變負(fù)荷煙氣中汞含量的輔助分析。 　　由于大型電廠鍋爐中爐膛底渣與爐膛出口飛灰電除塵飛灰中各電場(chǎng)飛灰的比例很難有準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為了能定性反映些變化趨勢(shì)，在參考些經(jīng)驗(yàn)值，按爐渣占10爐膛出口飛灰占90來(lái)分配原煤帶入鍋爐中的灰分；②考慮到電除塵效率為99左右，按省煤器底灰占20電除塵飛灰占79煙囪飛灰占1來(lái)分配爐膛出口飛灰；且按電除塵電場(chǎng)占50電場(chǎng)占20電場(chǎng)9來(lái)分配電除塵79的飛灰，由于本文未獲得煙囪飛灰中汞的含量，鑒于煙囪中飛灰的絕對(duì)量較小，在此，近似用電除塵電場(chǎng)飛灰中汞的含量來(lái)代替不應(yīng)引起太大誤差。，由于實(shí)際鍋爐不同負(fù)荷下的情形更為復(fù)雜，在此，本文認(rèn)為3個(gè)鍋爐負(fù)荷下煤燃燒產(chǎn)物爐渣底灰飛灰間的分配比例與上述致。據(jù)此不同鍋爐負(fù)荷下煙氣中汞含量的計(jì)算過(guò)程和結(jié)果2.2不同鍋爐負(fù)荷下煤及燃燒產(chǎn)物中汞的總量計(jì)算及結(jié)果Tab2Mercuryquantitiesincoal計(jì)算公式說(shuō)明單位燃煤量B進(jìn)入爐膛汞的總量G=CXB 1邑煤完全燃燒所需要的廠=0.088過(guò)量空氣系數(shù)1邑煤完全燃燒產(chǎn)生的煙氣質(zhì)量爐渣中汞的量省煤器底灰中汞的量飛灰中汞電除塵電場(chǎng)電除塵電場(chǎng)電除塵電場(chǎng)煙囪飛灰煙氣中汞的量G囪氣=GGlG灰丈G. 　　G囪灰煙氣中汞的濃度，囪氣=6囪氣占，16渣=召父17100，10父，灰=占，7100，90，20，灰電場(chǎng)=BX，C電場(chǎng)6電場(chǎng)=召父。7現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量煤為煤中汞含量，下同邑氣煤因此，可定性認(rèn)為，隨鍋爐負(fù)荷的降低使鍋爐燃燒產(chǎn)物中汞的絕對(duì)量都在降低。如將不同鍋爐負(fù)荷下燃燒產(chǎn)物渣灰氣中汞量的分配用8來(lái)，顯然，煤在鍋爐燃燒后形成的燃燒產(chǎn)物中，煙氣中的汞占有相當(dāng)比重，而渣中汞的量極微。由于電除塵效率非常高，飛灰中的汞能夠有效的被捕捉，且隨著鍋爐負(fù)荷的降低，雖然煙氣中汞的總量在下降，汞的份額卻在增加。因此，切實(shí)加強(qiáng)隨煙氣排放的汞的控制具有重要工程意義。 　　6結(jié)論大型電廠鍋爐爐內(nèi)的高溫燃燒使煤中的汞在燃燒產(chǎn)物中重新分配。底渣和底灰中汞的含量很低；而飛灰中汞的含量較大，且存在隨著粒徑減小而動(dòng)模試驗(yàn)和瓦丁，仿真試驗(yàn)明，利用測(cè)量阻抗的變化能夠正確區(qū)分勵(lì)磁涌流和故障電流，保護(hù)王維儉WmlgWeijian.電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用Pro宗洪良，男，碩士，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的研究和開發(fā)工作；金華烽，男，博士，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的研究和開發(fā)工作。 　　責(zé)任編輯喻銀鳳上接第90頁(yè)continuedfrompage90增大的富集現(xiàn)象。 　　鍋爐負(fù)荷的降低不僅使燃燒產(chǎn)物爐渣底灰飛灰中汞的排放總量降低，而且使這些燃燒產(chǎn)物中汞的含量也減少。 　　鍋爐負(fù)荷的降低使飛灰富集因子減小，且飛灰富集因子的減小幅度隨著粒徑的減小而增大。 　　在鍋爐燃燒產(chǎn)物中，煙氣中的汞占有相當(dāng)大的份額。隨著鍋爐負(fù)荷的降低，煙氣中汞的排放總量在降低，煙氣中汞的濃度略有下降。