1 021 t/h鍋爐低氮燃燒器改造后性能影響分析

李志強(qiáng)

(廣州珠江電廠,廣東 廣州 511457)

2020年前，對(duì)燃煤機(jī)組全面實(shí)施超低排放，要求現(xiàn)役燃煤機(jī)組的大氣主要污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到天然氣燃?xì)鈾C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵10 mg/Nm3，二氧化硫35 mg/Nm3，氮氧化物50 mg/Nm3。東、中部地區(qū)要提前至2017年達(dá)標(biāo)，并對(duì)達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)并通過績效審核的燃煤機(jī)組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)、電價(jià)補(bǔ)貼和發(fā)電量鼓勵(lì)，極大提高了發(fā)電廠環(huán)保改造的積極性[1-2]。

1 鍋爐概況

廣州珠江電廠鍋爐為4臺(tái)哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HG1021/18.2-YM3型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，配備6臺(tái)ZGM80G-III型中速磨煤機(jī)，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，四角噴燃切圓燃燒方式，正常滿負(fù)荷時(shí)5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，設(shè)計(jì)煤種為山西神木煤。自2017年開始，廣州珠江電廠利用機(jī)組A修機(jī)會(huì)分批對(duì)4臺(tái)鍋爐進(jìn)行低氮燃燒器改造。

2 低氮燃燒器改造后對(duì)鍋爐性能的影響

2.1 安全性

主要分析對(duì)比摻燒過程中鍋爐管壁溫度、爐膛結(jié)焦、空預(yù)器差壓等方面。

a.管壁溫度

選取運(yùn)行中最容易超溫的末級(jí)再熱器和再熱器前屏壁溫進(jìn)行對(duì)比，由表1可以看出，兩管的壁溫在改造后都明顯降低，這對(duì)鍋爐安全有利。

表1 管壁溫度對(duì)比(320 MW工況) ℃

b.爐膛結(jié)焦

低氮燃燒器改造后，通過對(duì)鍋爐受熱面結(jié)焦情況檢查，受熱面基本都是輕微粘污，而且焦質(zhì)較疏松，易于清除，因此低氮燃燒器改造后未加劇鍋爐結(jié)焦。

c.空預(yù)器差壓

鍋爐隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，空預(yù)器差壓會(huì)逐漸增大，由于氨逃逸加劇了空預(yù)器差壓增大速度，均采用加強(qiáng)空預(yù)器吹灰和停爐期間進(jìn)行高壓水沖洗來處理，但低氮燃燒器改造后，因SCR入口NOx濃度降低(原來350～550 mg/Nm3，改造后降至200～300 mg/Nm3)，隨著噴氨量減少，氨逃逸速度也隨之下降，空預(yù)器差壓情況明顯好轉(zhuǎn)[3]，在正常吹灰情況下，空預(yù)器差壓在2.0 kPa以下。

2.2 經(jīng)濟(jì)性

主要對(duì)滿負(fù)荷工況(320 MW)下事故噴水量、排煙溫度、送引風(fēng)機(jī)電耗、飛灰含碳量和CO含量、尿素消耗量進(jìn)行對(duì)比分析見表2。

表2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比(320 MW工況)

a．事故噴水量

低氮燃燒器改造后，事故滿負(fù)荷時(shí)噴水量減少3～4 t/h，有利于提高電廠循環(huán)經(jīng)濟(jì)性。

b.排煙溫度

低氮燃燒器改造后，為了降低NOx產(chǎn)物，降低了爐膛中心溫度，增加了還原區(qū)，延遲了燃燒速度，爐膛出口排煙溫度提高了4～7 ℃，增加了排煙損失。

c.廠用電

改造后因空預(yù)器差壓得到有效控制，在同樣風(fēng)量下，引風(fēng)機(jī)電流下降20 A左右，而低氮燃燒器運(yùn)行中要求比較高的風(fēng)箱差壓，所以送風(fēng)機(jī)電流隨著出口風(fēng)壓提高上升了3 A，綜合看來廠用電下降對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)性有利。

d.飛灰含碳量和CO含量

300 MW以下負(fù)荷時(shí)，改造前飛灰含碳量在3%以下，CO含量在100 mg/Nm3以下，均能控制在合理水平。由于空預(yù)器差壓增加較快，造成300 MW以上時(shí)引風(fēng)機(jī)出力不足，使鍋爐送風(fēng)量受限，造成飛灰含碳量和CO含量均明顯增加，低氮燃燒器改造后，由于優(yōu)化燃燒，在還原區(qū)可以使CO進(jìn)一步燃盡，同時(shí)由于噴氨量減少，使空預(yù)器差壓得到有效控制，高負(fù)荷時(shí)引風(fēng)機(jī)可以保證有效出力，因此煙氣飛灰含碳量和CO含量均得到有效控制，提高了鍋爐效率[4]。

e.尿素消耗量

該電廠采用尿素?zé)峤?，選擇性催化還原SCR脫硝。低氮燃燒器改造后，運(yùn)行中基本控制SCR入口NOx含量在200～300 mg/Nm3(見表3)，比改造前大幅降低，使用于脫硝的尿素消耗量下降，1年可節(jié)約尿素成本約100萬元[5]。

表3 不同負(fù)荷時(shí)SCR入口NOx含量

2.3 環(huán)保性

低氮燃燒器改造后，通過1年的運(yùn)行情況，廠超低排放時(shí)間比率達(dá)到99%，提前達(dá)到國家規(guī)定的超潔凈排放要求，為環(huán)保事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

3 結(jié)束語

低氮燃燒器改造后，有效提高了火電廠環(huán)保指標(biāo)，安全性也得到改善，有效控制了空預(yù)器差壓和管壁超溫。電廠風(fēng)機(jī)電耗有所降低，事故噴水量減少，煙氣飛灰含碳量和CO含量也在高負(fù)荷區(qū)減少，但排煙溫度增加，總體鍋爐效率和改造前基本持平，但尿素成本每年可節(jié)約100萬元，取得了超潔凈排放的環(huán)保補(bǔ)貼，總體上提高了電廠經(jīng)濟(jì)性。