熱風(fēng)送粉鍋爐低氮燃燒改造新思路及實(shí)踐

摘 ?要：由于三次風(fēng)量大、溫度低、且攜帶大量超細(xì)煤粉，熱風(fēng)送粉鍋爐低氮燃燒改造難度很大。我廠#4爐低氮改造采用創(chuàng)新性的三次風(fēng)分離技術(shù)，分離后濃的部分充當(dāng)一次風(fēng)，淡的部分充當(dāng)燃燼風(fēng)。本次改造取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：熱風(fēng)送粉;三次風(fēng)濃淡分離;低氮燃燒

1 設(shè)備概況

長(zhǎng)安石門發(fā)電廠2×300MW火電機(jī)組采用HG-1021/18.2-PM27型亞臨界壓力、中間再熱、自然循環(huán)汽包鍋爐。鍋爐采用直流式燃燒器、四角布置、切向燃燒方式，共中B、C兩層采用雙通道自穩(wěn)式燃燒器，其余采用“WR”燃燒器。一次汽布置2級(jí)噴水減溫器調(diào)節(jié)，分別布置在分隔屏入口和后屏過(guò)熱器出口處大的連接管上;二次汽溫度主要靠煙氣調(diào)溫?fù)醢澹谠贌崂涠稳肟谔幵O(shè)有兩臺(tái)事故噴水減溫器。

制粉系統(tǒng)為中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉，每臺(tái)鍋爐配備4臺(tái)埋刮板式給煤機(jī)和4臺(tái)型號(hào)為MTZ3570的低速筒式鋼球磨煤機(jī)，單磨標(biāo)準(zhǔn)出力40t/h。

2 存在問(wèn)題

機(jī)組自投運(yùn)起，鍋爐主要存在的以下問(wèn)題：

（1）鍋爐的NOx排放濃度偏高，約為800mg/Nm3。

（2）鍋爐水冷壁區(qū)域結(jié)焦嚴(yán)重。

（3）鍋爐左右兩側(cè)煙溫偏差大。

（4）煤種適應(yīng)性差。

3 低氮燃燒改造方案

3.1 熱風(fēng)送粉鍋爐低氮改造難點(diǎn)

熱風(fēng)送粉鍋爐低氮燃燒改造難點(diǎn)在于對(duì)三次風(fēng)的處理。原設(shè)計(jì)是將風(fēng)量大、溫度低、攜帶大量超細(xì)煤粉的三次風(fēng)布置在主燃區(qū)的頂部。三次風(fēng)造成主燃區(qū)呈富氧燃燒狀況，產(chǎn)生了大量的燃料型NOx;還導(dǎo)致還原性氣氛被破壞，降低了NOx還原的效果;低溫的三次風(fēng)還影響低負(fù)荷時(shí)燃燒穩(wěn)定性。

3.2 熱風(fēng)送粉鍋爐低氮改造方案

經(jīng)過(guò)招標(biāo)，確定由中節(jié)環(huán)立為（武漢）能源技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)#4爐低氮燃燒改造。本次改造采用不同于以往將三次風(fēng)下移充當(dāng)二次風(fēng)的傳統(tǒng)方案，創(chuàng)新性的采用分離裝置，將三次風(fēng)作濃淡分離處理，濃的部分布置在主燃區(qū)頂部，淡的部分充當(dāng)SOFA風(fēng)。

改造前后三次風(fēng)系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1;燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：（1）設(shè)計(jì)主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)為0.85左右，總過(guò)量空氣系數(shù)維持1.15～1.25之間。（2）將B層改為微油燃燒器，其余層均改為“對(duì)置丘體式水平濃淡”燃燒器;并對(duì)B、C層一次風(fēng)標(biāo)高重新調(diào)整。（3）采用高位分離燃盡風(fēng)系統(tǒng)，在距離最上層一次風(fēng)約7.5m～9m位置處增加布置2層淡三次風(fēng)和3層燃盡風(fēng)噴嘴。（4）主燃區(qū)上部部分噴口增加垂直擺動(dòng)功能，燃燼風(fēng)噴口增加水平及垂直擺功能，增加汽溫調(diào)節(jié)手段，擴(kuò)大煤種適應(yīng)性。

4 改造后鍋爐運(yùn)行情況

改造完成后，經(jīng)過(guò)廠家的調(diào)試，鍋爐運(yùn)行情況達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。相比采用傳統(tǒng)改造方案的#1、2爐，#4爐NOx排放更有優(yōu)勢(shì)，結(jié)焦問(wèn)題得到了解決，汽溫調(diào)節(jié)性能和低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性更好，飛灰及大渣含炭量略有增加。

4.1 鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)（表1）

對(duì)比改造前后鍋爐的運(yùn)行數(shù)據(jù)，在不同負(fù)荷下，爐膛出口煙氣中NOx的濃度降低了約40%。相較于改造前，鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)無(wú)明顯的改變，僅鍋爐的減溫水量略有增加。

4.2 鍋爐飛灰、爐渣含碳量變化情況（表2）

上表為改造前后鍋爐的飛灰、爐渣含碳量數(shù)據(jù)，改造前不同負(fù)荷下鍋爐的飛灰含碳量波動(dòng)較大，改造后鍋爐飛灰含碳量波動(dòng)較小。鍋爐燃料為高揮發(fā)分煙煤與低揮發(fā)分貧煤混合而成的摻配煤種，為保證制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行，控制煤粉細(xì)度R90≈15%，致使煤粉較難燃盡，飛灰及大渣含碳量略有增加。

4.3 鍋爐結(jié)焦情況

改造前鍋爐衛(wèi)燃帶面積約164方米，結(jié)焦嚴(yán)重，此次改造將原來(lái)衛(wèi)燃帶一分為二，減少單個(gè)衛(wèi)燃帶的面積，防止結(jié)大塊的焦塊。另外，將一次風(fēng)燃燒器更換為水平濃淡分離燃燒器，實(shí)現(xiàn)了“風(fēng)包粉”，能夠有效防止煤粉貼壁。改造后，在燃用改造前相同的煤種時(shí)，鍋爐結(jié)焦情況大為緩解，汽溫穩(wěn)定。

5 結(jié)論

石門電廠#4鍋爐低氮燃燒改造，創(chuàng)新性地對(duì)三次風(fēng)進(jìn)行濃淡分離。改造后，相同負(fù)荷下，爐膛出口煙氣中NOx的濃度降低了約40%，飛灰含碳量和爐渣含碳量略有增加，鍋爐水冷壁的結(jié)焦問(wèn)題得到有效解決。改造結(jié)果證明了采用三次風(fēng)濃淡分離的低氮燃燒改造取得了成功，比傳統(tǒng)改造方案更優(yōu)異。

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作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)题暽?984，07-，男，河南平頂山人，本科，畢業(yè)于華北電力大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，助理工程師，從事鍋爐燃燒調(diào)整與檢修工作11年，現(xiàn)工作單位：長(zhǎng)安石門發(fā)電有限公司生技部。