低氮燃燒器改造后汽溫異常的分析解決

摘 要：：針對某廠#1、2爐低氮燃燒器改造后，降負(fù)荷過程中鍋爐主、再熱汽溫下降過快的問題，進(jìn)行原因分析，重點總結(jié)了鍋爐改造后燃燒調(diào)整方式，提出了優(yōu)化燃燒的具體方案，解決了負(fù)荷變化時鍋爐主、再熱汽溫波動大的問題 ，提高了機組安全性和經(jīng)濟性，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：：低氮燃燒器改造；汽溫低；原因分析；SOFA

某廠#1、2爐于2014年09月～12月機組超低排放改造期間，相繼完成低氮燃燒器改造任務(wù)，改造后，機組NOx的排放符合火電廠排放限值50mg/Nm3的要求，同時也產(chǎn)生一些后續(xù)問題，如負(fù)荷變化時鍋爐主、再熱汽溫波動大現(xiàn)象，針對該問題，本文通過對低氮燃燒器改造后的汽溫特性進(jìn)行研究，總結(jié)了提高汽溫的手段。

1 鍋爐設(shè)備概況

某廠2×210MW機組配備東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG670/13.7-20型鍋爐，超高壓、自然循環(huán)、單爐膛四角切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、半露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、“π”型布置煤粉固態(tài)排渣鍋爐。煤粉燃燒器布置在爐膛四角，下層燃燒器為等離子點火燃燒器，二、三、四層燃燒器是百葉窗水平濃淡直流型低NOx燃燒器，用于提高燃燒器的低負(fù)荷穩(wěn)燃，防止結(jié)渣以及降低NOx的排放量。假想切圓的直徑分別為Φ391mm、Φ736mm的逆時針切圓。

2 鍋爐低氮燃燒器改造情況

針對某廠鍋爐特點和實際燃用煤種特性，及改造后氮氧化物排放控制目標(biāo)，采用多空氣分級低NOx燃燒技術(shù)，對現(xiàn)有燃燒器進(jìn)行綜合改造，具體改造方案如下：

（1）在主燃燒器上方布置兩組SOFA燃燒器，即LSOFA和HSOFA，各兩層。

（2）SOFA燃燒器可以垂直方向上下擺動±30°，同時可以水平方向擺動±15°；每個噴嘴均有調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板，噴嘴風(fēng)量根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）二次風(fēng)道引熱風(fēng)到四角SOFA燃燒器，前墻的SOFA風(fēng)道增設(shè)調(diào)節(jié)門以保證四角均勻供風(fēng)。

（4）除保留原等離子點火燃燒器不改動外，將其余3層共12只一次風(fēng)全部更換。

（5）主燃燒器二次風(fēng)噴嘴全部更換，其中將燃燒器一次風(fēng)噴嘴附近的二次風(fēng)噴嘴BB、CD（部分風(fēng)）、DD（部分風(fēng)）設(shè)計為貼壁二次風(fēng)，每角主燃燒器共有12個風(fēng)室12個噴口。

3 低氮燃燒器改造后的主要問題分析

低氮燃燒器改造后，升負(fù)荷時汽溫大幅升高，嚴(yán)重時發(fā)生超溫現(xiàn)象，降負(fù)荷時汽溫大幅降低，10分鐘內(nèi)最大降幅可達(dá)30～40℃，低負(fù)荷時主、再熱汽溫低于額定值10～15℃，對機組的安全帶來較大風(fēng)險。

3.1 升負(fù)荷過程中主、再熱汽溫快速升高

升負(fù)荷時，由于主燃區(qū)過量空氣系數(shù)大幅減少，氧量逐漸減小，雖然送風(fēng)量在逐漸增加，主燃區(qū)處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，主燃區(qū)燃盡率大幅降低，燃盡區(qū)由于可燃物質(zhì)增加燃燒加劇，造成火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，水冷壁吸熱量減少，對流受熱面吸熱量增加，引起汽溫大幅升高。

3.2 降負(fù)荷過程中主、再熱汽溫快速降低

降負(fù)荷時，氧量逐漸增大，雖然送風(fēng)量在逐漸減小，但主燃區(qū)燃盡率增加，燃盡區(qū)燃盡率降低。

其次是降負(fù)荷時，過量空氣通過通過SOFA風(fēng)風(fēng)門噴入爐內(nèi)，遠(yuǎn)大于燃盡階段燃料燃盡所需的風(fēng)量時，超出部分成為爐內(nèi)的冷卻風(fēng)，造成火焰中心位置降低，爐膛出口煙溫下降，對流受熱面吸熱量減少，引起汽溫大幅降低。

3.3 低負(fù)荷時主、再熱汽溫偏低

（1）低負(fù)荷時，為控制氮氧化物，適當(dāng)降低了氧量，各周界風(fēng)門、二次風(fēng)門開度較大，二次風(fēng)箱風(fēng)壓較低，導(dǎo)致二次風(fēng)剛度降低，二次風(fēng)處爐內(nèi)火焰離水冷壁更近，使水冷壁吸熱量增加，爐膛出口煙溫下降，引起汽溫降低。

（2）低負(fù)荷時，SOFA風(fēng)風(fēng)門開度過小，進(jìn)入到主燃區(qū)的空氣量較多，爐膛燃燒份額主要集中在爐膛主燃區(qū)，主燃區(qū)溫度較高，水冷壁吸熱量增多。使燃盡區(qū)煤粉不能繼續(xù)燃燒，爐膛出口煙氣溫度下降，對流受熱面吸熱量減少，引起汽溫降低。

4 解決方法

4.1 升負(fù)荷時

（1）提前增加送風(fēng)量，提高主燃區(qū)氧量防止缺氧燃燒。適當(dāng)開大各二次風(fēng)門、周界風(fēng)門，增加煤粉在主燃區(qū)停留時間。

（2）由于SOFA風(fēng)與煤粉氣流溫度存在較大的溫差，會對還原區(qū)煤粉氣流燃燒起到冷卻作用，應(yīng)由下至上逐步開大各層SOFA風(fēng)門，適當(dāng)提高SOFA風(fēng)門擺角，控制汽溫上升。

（3）保持主蒸汽壓力與負(fù)荷相匹配。

4.2 降負(fù)荷時

（1）提前降低氧量，風(fēng)量不宜過大，保持氧量在3.0～35%左右。

（2）根據(jù)負(fù)荷變化逐步關(guān)小各二次風(fēng)門、周界風(fēng)門、SOFA風(fēng)門，適當(dāng)降低SOFA風(fēng)門擺角，使煤粉經(jīng)過還原區(qū)后能夠及時與二次風(fēng)混合，強化煤粉燃燒，控制汽溫下降。

（3）優(yōu)先降低下層磨煤機出力，或停運下層燃燒器，提高火焰中心位置。

4.3 低負(fù)荷運行時

（1）增加上層磨煤機出力，降低下層磨煤機出力，或停運下層部分燃燒器，提高火焰中心位置。

（2）適當(dāng)關(guān)小下層各二次風(fēng)門，提高二次風(fēng)箱風(fēng)壓，在保證NOx排放合格的情況下逐步關(guān)小各SOFA風(fēng)門，適當(dāng)降低SOFA風(fēng)門擺角。

（3）根據(jù)煤質(zhì)、負(fù)荷及受熱面的清潔程度，制定合理的吹灰器投入方式，增加對流及尾部受熱面的吸熱量。

（4）減少爐膛漏風(fēng)，因漏風(fēng)會起到補充主燃區(qū)氧量的作用，減少了再燃燒區(qū)域的燃燒份額，使對流受熱面吸熱不足，引起汽溫偏低。

5 結(jié)語

通過對低氮燃燒器改造后主、再熱汽溫異常的原因進(jìn)行分析，制定了燃燒調(diào)整對策，在控制NOx在合理范圍的基礎(chǔ)上，解決了升降負(fù)荷汽溫波動大及低負(fù)荷汽溫偏低問題，提高了機組的安全性和經(jīng)濟性，具有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]南陽熱電有限責(zé)任公司210MW機組集控運行規(guī)程.

[2]南陽熱電有限責(zé)任公司脫硝運行規(guī)程.

[3]南陽熱電有限責(zé)任公司#1、2機組低NOx燃燒器改造項目說明書.

作者簡介：李磊（1983），男，助理工程師，從事火電廠集控運行管理工作。