330MW四角切圓燃煤機(jī)組燃燒調(diào)整對(duì)再熱汽溫和NOx的影響

郭辰熹

摘 要 330MW四角切圓燃煤機(jī)組采用低氮燃燒器，通過(guò)燃燒調(diào)整試驗(yàn)，將煤粉細(xì)度R90控制在20%以?xún)?nèi)，出口風(fēng)溫在75～90℃之間，在低負(fù)荷時(shí)（180MW～220MW），二次風(fēng)門(mén)選擇下大上小正寶塔燃燒方式，氧量在2.8%～3.5%之間，能夠在原有的基礎(chǔ)將再熱汽溫提升15℃～20℃，達(dá)到537℃～540℃；中高負(fù)荷時(shí)（220MW～300MW）時(shí)，二次風(fēng)門(mén)選擇束腰型，氧量控制在2.0%～2.5%之間，采用缺氧型燃燒方式，能夠有效降低NOx的排放，經(jīng)過(guò)SCR脫硝后，可達(dá)到27mg/m3，在原有的基礎(chǔ)上可降低5～10mg/m3。

關(guān)鍵詞 燃煤機(jī)組 燃燒調(diào)整 影響因素

0引言

中國(guó)是世界上第二大能源生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)。目前，我國(guó)燃煤發(fā)電機(jī)組占整個(gè)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量的73.76%。電力能源是碳排放和環(huán)境污染的重點(diǎn)行業(yè)，以碳基能源發(fā)電為主的電力能源行業(yè)的發(fā)展，給我國(guó)的能源資源與環(huán)境帶來(lái)很大的壓力。而NOx仍是火力發(fā)電廠污染物排放的重要指標(biāo)，NOx排入大氣，將形成酸雨，生成光化學(xué)煙霧，危害人類(lèi)的健康。新建成的火力發(fā)電廠大多選用低氮燃燒技術(shù)，采用缺氧燃燒方式，通過(guò)燃盡風(fēng)和還原風(fēng)的調(diào)整，降低NOx的排放量，應(yīng)低于國(guó)家環(huán)保部《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中燃煤鍋爐的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)100mg/m3，在實(shí)際燃燒調(diào)整過(guò)程中，在低負(fù)荷（180MW～220MW）運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)了再熱汽溫較低（515℃～525℃），且爐膛左右兩側(cè)煙溫偏差較大（60℃～100℃）等問(wèn)題，對(duì)SCR脫銷(xiāo)系統(tǒng)造成了一定的影響。因此，對(duì)應(yīng)于不同的機(jī)組負(fù)荷，應(yīng)該采用合理的配風(fēng)方式，更好的縮小兩側(cè)煙溫偏差，使再熱汽溫達(dá)到額定值，提高機(jī)組的效率。

1設(shè)備概述

某電廠#1機(jī)組為330MW機(jī)組，鍋爐是DG1163/17.35-Ⅱ13型，亞臨界參數(shù)，四角切向燃燒方式、自然循環(huán)汽包爐，單爐膛€%櫳筒賈茫加醚堂海淮沃屑湓偃齲膠饌ǚ紜⒐?fàn)C旁止辜芐踅峁梗羯矸獗眨捎梅繢涫礁沙絞??？

燃燒設(shè)備為四角布置，切向燃燒，百葉窗式水平濃淡直流擺動(dòng)式燃燒器，燃燒器噴口中心線與爐膛中心線的兩個(gè)假想切圓相切，假想切圓直徑分別為€%o1032和€%o548。每角燃燒器分上、中、下三組，共布置16層噴口，其中一次風(fēng)噴口5層，二次風(fēng)噴口7層，用于降低NOX生成量的燃盡風(fēng)噴口4層。一次風(fēng)噴口均布置有周界風(fēng)。一次風(fēng)進(jìn)入爐膛后向火面的煤粉濃度高，背火面的煤粉濃度低，這有利于低負(fù)荷穩(wěn)燃、防止結(jié)焦、防止高溫腐蝕及降低NOX的生成量。中組和下組所有噴口均能上下擺動(dòng)30€？由氣動(dòng)執(zhí)行器完成，每組燃燒器配一個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行器，每角2個(gè)，全爐共8個(gè)。上組所有的OFA噴口能上下擺動(dòng)15€埃捎檬侄鶻??？

2燃燒調(diào)整影響因素

2.1磨煤機(jī)風(fēng)量

在磨煤機(jī)出力28t/h以下時(shí)，磨煤機(jī)風(fēng)量控制在64～68t/h之間，磨煤機(jī)出力28～34t/h時(shí)，控制在68～72t/h之間。在沒(méi)有堵磨趨勢(shì)時(shí)，盡量采用低的一次風(fēng)率，若出現(xiàn)磨一次風(fēng)量下降、磨煤機(jī)差壓持續(xù)上升、磨煤機(jī)電流增大等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)增加一次風(fēng)量并減少煤量，防止堵磨。

2.2煤粉細(xì)度

磨煤機(jī)分離器變頻頻率宜控制在26Hz左右，如果飛灰可燃物偏高，可適當(dāng)提高最上層磨煤機(jī)分離器變頻頻率到28Hz。建議煤粉細(xì)度R90控制在20%以?xún)?nèi)，可以保證較低的飛灰可燃物，同時(shí)NOX排放也可控制在較低水平。

2.3二次風(fēng)量

在改進(jìn)方案之前，機(jī)組負(fù)荷為180MW～220MW時(shí)，上層燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度通常在60～65之間，選擇缺氧型燃燒方式，但在燃燒過(guò)程中，出現(xiàn)了再熱汽溫偏差較大，可達(dá)到100℃，造成了再熱汽溫較低，脫銷(xiāo)煙氣進(jìn)口溫度也比較低，影響了鍋爐的燃燒效率。而在高負(fù)荷250MW～300MW時(shí)，上層燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度適當(dāng)開(kāi)大，其具體的配風(fēng)方式見(jiàn)表1，其燃燒各參數(shù)見(jiàn)表2。

根據(jù)電廠目前燃用煤質(zhì)，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為180MW-220MW時(shí)，二次風(fēng)采用正寶塔型，即上層燃盡風(fēng)（TOFA2、TOFA1）、還原風(fēng)可適當(dāng)收小，下層二次風(fēng)可以適當(dāng)開(kāi)大，低負(fù)荷時(shí)采用正寶塔有利于再熱器氣溫的控制，比倒寶塔型燃燒方式提高15～20℃，可達(dá)額定參數(shù)535-537℃。

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在220MW負(fù)荷以上時(shí)，二次風(fēng)和燃盡風(fēng)整體采用束腰配風(fēng)方式，調(diào)整原則為：開(kāi)大最底層二次風(fēng)開(kāi)度（最底層二次風(fēng)為投運(yùn)的最低層磨煤機(jī)緊鄰的下一層二次風(fēng)），以降低爐渣可燃物；減少其他燃燒器處二次風(fēng)量，以造成爐膛主燃區(qū)中上部缺氧燃燒，有助于降低NOX的生成，經(jīng)過(guò)SCR脫硝后，可達(dá)到35mg/m3。然后通過(guò)增加燃盡風(fēng)，可提高爐膛內(nèi)火焰中心高度，提高蒸汽溫度，只要控制得當(dāng)，飛灰可燃物可控制在較低水平，再熱汽溫可達(dá)額定參數(shù)537-540度。經(jīng)過(guò)燃燒試驗(yàn)，以下幾個(gè)負(fù)荷段的二次風(fēng)開(kāi)度較為合適，在此基礎(chǔ)上可獲得較高的爐膛溫度及較理想的燃燒參數(shù)，其具體的風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度見(jiàn)表3，燃燒參數(shù)見(jiàn)表4。

2.4氧量控制

對(duì)于低氮燃燒，氧量的控制非常重要，且調(diào)整區(qū)間比較窄，由于爐膛中上部為缺氧燃燒，如果在升降負(fù)荷時(shí)氧量控制偏大，會(huì)改變?cè)搮^(qū)域的缺氧燃燒氣氛，致使火焰中心大幅度下降，汽溫波動(dòng)很大。因此，在升降負(fù)荷時(shí)需要解除氧量自動(dòng)控制，進(jìn)行人工預(yù)調(diào)整送風(fēng)量。預(yù)期為升負(fù)荷時(shí)，提前增加送風(fēng)量，將氧量控制在以下建議的上限位置，如果預(yù)期為降負(fù)荷時(shí)，提前減少送風(fēng)量，將氧量控制在以下建議的下限位置。DCS顯示總氧量控制的推薦值如下（DCS顯示氧量比實(shí)測(cè)氧量偏低較多）：

300MW負(fù)荷 實(shí)測(cè)氧量2.6～3.0%（即DCS總氧量1.4～1.8%） 總風(fēng)量約1180t/h；

250MW負(fù)荷 實(shí)際氧量2.8～3.2%（即DCS總氧量1.6～2.0%）總風(fēng)量約1020t/h；

200MW負(fù)荷 實(shí)際氧量3.0～3.4%（即DCS總氧量1.8～2.2%）總風(fēng)量約880t/h；

180MW負(fù)荷 實(shí)際氧量3.2～3.6%（即DCS總氧量2.0～2.4%）總風(fēng)量約800t/h。

2.5磨煤機(jī)出口風(fēng)溫

磨煤機(jī)出口溫度的控制：入爐煤可燃基揮發(fā)分30%以下時(shí)應(yīng)控制磨煤機(jī)出口風(fēng)溫在90～100℃，以提高燃燒的穩(wěn)定性和燃盡性。入爐煤可燃基揮發(fā)分在30%以上時(shí)控制磨煤機(jī)出口風(fēng)溫在75～85℃，以保證揮發(fā)分升高后磨煤機(jī)運(yùn)行的安全性。

2.6燃燒器擺角

如果要大幅度升負(fù)荷，可預(yù)先將燃燒器擺角下傾，防止受熱面超溫，每次調(diào)整中組和下組燃燒器擺角5%，可多次調(diào)整。（燃燒器擺角50%是水平位置，40%是向下擺動(dòng)6€埃？0%是向上擺動(dòng)6€埃┤忌掌靼誚竊？0～40%之間和60～80%之間調(diào)節(jié)汽溫最靈敏。如果要大幅度減負(fù)荷，可預(yù)先將燃燒器擺角上傾，防止汽溫嚴(yán)重偏低，每次調(diào)整中組和下組燃燒器擺角5%，直致溫度穩(wěn)定。在吹灰過(guò)程，盡可能保持燃燒器擺角在中間位，更有利于氣溫的控制和燃燒的穩(wěn)定性。

2.7燃燒煤種

如有條件，建議電廠燃用印尼煙煤（或摻混印尼煙煤），可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低NOx排放。

3結(jié)論

（1）在低負(fù)荷（200MW以下）燃燒時(shí)，二次風(fēng)門(mén)應(yīng)該盡可能的選擇上小下大的正寶塔燃燒方式，具體配風(fēng)情況見(jiàn)表3，控制空預(yù)器后的氧量在2.9%～3.5%之間，最為合適，能夠?qū)⒃贌崞麥靥嵘?5℃～20℃，達(dá)到535℃～537℃，鍋爐燃燒效率也可以提高0.2%左右；

（2）在中高負(fù)荷（220MW以上）燃燒時(shí)，二次風(fēng)門(mén)可以選擇束腰型燃燒方式，上兩層燃盡風(fēng)可適當(dāng)開(kāi)大，還原風(fēng)和A、B、C層二次風(fēng)門(mén)可適當(dāng)收效，采取缺氧的燃燒方式，具體配風(fēng)方式見(jiàn)表3，控制空預(yù)器后的氧量在1.8%～2.5%之間，可以獲得較好的燃燒參數(shù)，達(dá)到537℃～540℃，而且能夠?qū)⑴欧诺腘Ox降低5～10mg/m3，可低至27mg/m3，獲得較好的機(jī)組環(huán)保指標(biāo)；

（3）在燃燒調(diào)整實(shí)驗(yàn)中，磨煤機(jī)的煤粉分離器頻率選擇在26～28Hz之間，出口風(fēng)壓保持在3.2MPa以上，出口溫度保持在78℃～84℃之間，燃燒器擺角選在中間位置（50%左右），利用二次風(fēng)量、一次風(fēng)量、氧量等方式來(lái)調(diào)整，更有利于維持爐膛的燃燒穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅婷.我國(guó)燃煤發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策分析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，02-115-04.

[2] 蓋兆軍.基于低碳經(jīng)濟(jì)的我國(guó)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究[D].吉林大學(xué)，2015.

[3] 黃詩(shī)堅(jiān).NOx的危害及其排放控制[J].電力環(huán)境保護(hù)，2004，20（1）24-25；

[4] GB13223-2011，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].