鍋爐低氮燃燒器改造與應(yīng)用

趙桃柱

摘 要：煤燃燒過程中生成的氮氧化物主要是NO、NO2及少量N2O等生成，統(tǒng)稱NOx。NO能使人中樞神經(jīng)麻痹并導(dǎo)致窒息死亡，N2O會(huì)造成哮喘和肺氣腫，破壞人的心、肺、腎及造血組織的功能喪失。因此，控制火電廠鍋爐的NOx排放量具有重大的社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒器；NOx（氮氧化物）；燃盡風(fēng)；二次風(fēng)擋板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.054

1 設(shè)備概述

某電廠#4鍋爐是哈爾濱鍋爐廠根據(jù)美國燃燒工程公司（CE）引進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)制造，型號為HG-1125/17.5-YM33型，配哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的N300/C280-16.7/1.5/537/537亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠制造的330MW氫冷汽輪發(fā)電機(jī)。

2 低氮燃燒技術(shù)原理

低氮燃燒是將空氣分級，燃燒技術(shù)的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進(jìn)行，該技術(shù)是減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風(fēng)的混合時(shí)間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)形成了一個(gè)中心富燃料，煤粉燃燒初期缺氧燃燒，降低NOx的生成。

3 鍋爐改造總體結(jié)構(gòu)說明

某發(fā)電有限責(zé)任公司#4機(jī)組低氮燃燒器改造工程為EPC總承包方式。改造方案以不改動(dòng)爐架柱網(wǎng)布置及盡量不改動(dòng)爐架結(jié)構(gòu)為前提，基于盡可能減少對機(jī)組現(xiàn)有系統(tǒng)、設(shè)施的影響，同時(shí)改造后不降低機(jī)組現(xiàn)有安全經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?；疽笕缦拢旱偷紵到y(tǒng)的改造必須基于現(xiàn)有的制粉系統(tǒng)、配風(fēng)系統(tǒng)和送風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀，新增設(shè)的燃燒器系統(tǒng)阻力以不高于現(xiàn)有系統(tǒng)阻力為前提；低氮燃燒系統(tǒng)新增控制系統(tǒng)納入到各機(jī)組現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)，新增控制系統(tǒng)、設(shè)備以及DCS之間信號電纜；燃燒器的設(shè)計(jì)與布置應(yīng)不改變原水冷壁及風(fēng)箱開口尺寸，不改變現(xiàn)有的主、再熱汽溫調(diào)節(jié)模式；應(yīng)采取措施保證水冷壁面氣氛的安全范圍內(nèi)，防止水冷壁結(jié)渣、磨損及高溫?zé)煔飧g；改造燃燒器內(nèi)點(diǎn)火套筒，保留現(xiàn)有的鍋爐油槍、火檢，鍋爐油槍等系統(tǒng)的整體控制調(diào)節(jié)方式、運(yùn)行模式保持不變；改造后不應(yīng)降低機(jī)組現(xiàn)有安全經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

4 改造施工范圍

（1）機(jī)務(wù)部分。從一次風(fēng)管到燃燒器的最后一個(gè)彎頭出口法蘭為界，法蘭后燃燒器本體及一次風(fēng)噴嘴、噴管全部更換安裝；更換二次風(fēng)噴嘴4套，新增4套二次風(fēng)門及配套氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；更換新分離燃盡風(fēng)燃燒器及水冷套。新增4套燃盡風(fēng)上下擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。安裝SOFA風(fēng)道、風(fēng)箱、二次風(fēng)門及其支吊架等附件；A層微油點(diǎn)火系統(tǒng)利舊，火檢和油槍利舊，乙方負(fù)責(zé)上述設(shè)備的拆除、回裝、調(diào)試工作。

（2）熱控部分。新增2套風(fēng)量測量裝置、4套SOFA風(fēng)二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)及4套燃盡風(fēng)噴嘴上下擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。乙方負(fù)責(zé)所有控制信號包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、新增測點(diǎn)、風(fēng)量電纜供貨，并接入電廠DCS系統(tǒng)，負(fù)責(zé)提供DCS卡件、提供控制邏輯，由甲方負(fù)責(zé)組態(tài)工作。主燃燒器氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)利舊。

（3）電氣部分。隨著新增SOFA燃燒器標(biāo)高由原來的32928抬高至35045，原附近的電纜橋架需重新布置，乙方負(fù)責(zé)改造區(qū)域內(nèi)的電纜的移位安裝、調(diào)試工作。

（4）壓縮空氣系統(tǒng)接口。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣源就近取自儀用壓縮空氣。

（5）特殊項(xiàng)目。乙方負(fù)責(zé)一次風(fēng)調(diào)平、空氣動(dòng)力廠試驗(yàn)及熱態(tài)調(diào)試，性能試驗(yàn)由甲方委托第三方負(fù)責(zé)。

5 低氮燃燒器改造

5.1 鍋爐原總體結(jié)構(gòu)簡介

鍋爐采用中速磨的直吹式制粉系統(tǒng)、冷一次風(fēng)機(jī)、正壓直吹、負(fù)壓爐膛、平衡通風(fēng)制粉燃燒系統(tǒng)。在煤粉噴嘴設(shè)計(jì)中，采用了百葉窗水平濃淡燃燒技術(shù)，使?jié)饷悍哿飨蛳蚧饌?cè)， 淡煤粉流向背火側(cè)。爐膛及后煙井四周設(shè)有繞帶式剛性梁，以承受正、負(fù)兩個(gè)方向的壓力。

5.2 水冷壁

原爐膛水冷壁除冷灰斗部分和上部水冷壁為光管外，其余區(qū)域均為多頭內(nèi)螺紋管。管子間距 76.2mm。鰭片采用扁鋼 6X12.7，材料為 Q235-A。水冷壁切角尺寸為 1080.4、1180.4，共 22 根管子。

5.3 剛性梁

本次改造所涉及的剛性梁，主要是由更改AGP燃燒器（又名 SOFA）引起的3層剛性梁受影響調(diào)整：原鍋爐的水平剛性梁在標(biāo)高 35700mm，其在水冷壁四角的連接由原常規(guī)的角部連接改為與燃燒器連接；原鍋爐的水平剛性梁在標(biāo)高 32251mm，其在水冷壁四角的連接與由燃燒器連接改為原常規(guī)的角部連接；增加標(biāo)高 34390的局部剛性梁，增強(qiáng)與的燃燒器連接。

由于剛性梁標(biāo)高不調(diào)整，因此在水平剛性梁之間的平衡桿也不要做相應(yīng)的調(diào)整和更換。

5.4 燃燒設(shè)備

主燃燒器的設(shè)計(jì)與布置不改變原水冷壁及風(fēng)箱開口尺寸，不改變現(xiàn)有的主、再熱汽溫調(diào)節(jié)模式；原主燃燒器水冷套利舊，新分離燃盡風(fēng)燃燒器水冷套更換。20只噴嘴及燃燒器本體部分全部更換，A 層燃燒器內(nèi)保留原微油系統(tǒng)。

5.5 風(fēng)道

根據(jù)燃燒改造方案，需要從每根熱二次風(fēng)道頂部各抽出 1 路垂直風(fēng)道，分別進(jìn)入左右側(cè)燃盡風(fēng)燃燒器即 AGP燃燒器。垂直的熱風(fēng)道內(nèi)壁尺寸為 1067X2700mm，熱風(fēng)道墻板由 4mm鋼板制成，加強(qiáng)筋采用槽鋼。垂直熱風(fēng)道自熱二次風(fēng)到頂部改造。

5.6 電氣和控制

所有控制、信號、動(dòng)力電纜均應(yīng)為阻燃電纜，控制、信號電纜均應(yīng)為屏蔽電纜（其中進(jìn)入 DCS 的模擬量信號電纜應(yīng)為阻燃型計(jì)算機(jī)專用屏蔽電纜），動(dòng)力電纜采用鎧裝阻燃電纜。

6 結(jié)語

某發(fā)電有限責(zé)任公司4號機(jī)組低氮燃燒器改造后于2016年12月04日19時(shí)點(diǎn)火，12月05日14時(shí)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，12月08日9時(shí)帶至滿負(fù)荷，機(jī)組啟動(dòng)一次成功。試運(yùn)過程中，各項(xiàng)參數(shù)均滿足環(huán)保排放指標(biāo)，鍋爐出口/脫硝入口NOx排放值240 mg/Nm3，主、再熱蒸汽出口溫度540℃，均滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到合同規(guī)定值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李杰義，李兵，劉英進(jìn)，張強(qiáng)，崔建德，景國鋒，甄志廣，墨慶鋒，孟杰.良村熱電#1鍋爐低氮燃燒器改造試驗(yàn)研究[A].2016火電廠污染物凈化與節(jié)能技術(shù)研討會(huì)論文集[C].2016.

[2]馬國棟，杜軍林.630MW對沖燃燒鍋爐低氮燃燒器改造問題和優(yōu)化[A].2015清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C].2015.

[3]楊吉友.談火力發(fā)電廠低碳燃燒器改造的應(yīng)用[A].2015火力發(fā)電節(jié)能改造現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢技術(shù)交流會(huì)論文集[C].2015.