300MW锅炉水平浓淡燃烧技术改造分析

摘 要：本文阐述了燃煤锅炉多空气分级低NOx燃烧技术改造项目和特点，提出了对燃烧器浓淡燃烧改造、一次风管道、二次风系统和空预器系统等系统进行具体的低氮改造措施。分析了300MW燃煤锅炉低氮改造后的热经济性和安全性。经试验验证，锅炉低氮改造后，排放浓度标准降到了240 mg/ m3。

关键词：再热器；空气分级燃烧；SOFA风；氮氧化物

中图分类号：TK223 文献标识码：A

引言

《火电厂大气污染物排放标准》从2012年开始实施，其中，从2012年1月1日开始，所有新建火电机组NOx排放浓度标准要求达到100mg/m3。

莱城发电厂装机容量为4×300MW国产燃煤发电机组。均为亚临界控制循环蒸汽发电机组。锅炉燃烧采用CE技术四角切圆方式，燃烧器6层布置，每层4个燃烧喷口，3台制粉系统。采用单炉膛平衡通风方式；过热器为两级喷水调温，再热器采用紧急事故喷水方式调温；采用3台双进双出磨煤机，单台磨煤机每侧可独立运行；机组有两台一次风机，空预器后的管道压力通过调节一次风机导叶进行；机组有两台送风机将预热空气送进炉膛，送风命令信号来自风/煤交叉控制，送风机主控通过调节风机导叶设定来满足风量要求。机械雾化小油枪点火及稳燃燃烧器共计四台，安装在A2层煤粉燃烧器位置，每角一台。

1 机组存在问题

1.1莱城电厂#3锅炉负荷波动大时，锅炉再热器管壁超温频繁，但再热器温达不到额定值541℃。

1.2出现水冷壁高温腐蚀和结焦情况，严重时停炉检修。

1.3为响应国家环保政策，莱城发电厂对#3锅炉进行了低氮燃烧改造，以实现氮氧化物排放浓度降低的目标。进一步提高锅炉运行的安全性和的经济性，同时降低了污染物排放水平。

2锅炉改造

2.1保留主燃烧器的管路、壳体不动，制粉系统不变，锅炉构造不变。

2.2在主燃烧器上方增加两层SOFA燃烧器，即低位SOFA和高位SOFA。由锅炉两侧大风道引热风到四角SOFA燃烧器，SOFA风向采用逆时针。

2.3对A2层微油点火燃烧器进行改造，并将其余5层共20只一次风上下垂直浓淡（WR燃烧器）全部更换为弯头式水平浓淡装置，且一次风喷口、喷嘴体均重新进行优化设计，采用顺时针切圆，主燃烧器各层二次风标高及数量均不变（共11层）。

2.4所有主燃烧器区域的二次风喷嘴全部重新优化设计更换。主燃烧器的一、二次风喷嘴仍分别维持原来可上下摆动20°和30°的功能。主燃烧器中布置2层水平偏置辅助二次风，并将2层油风室对应的辅助二次风喷口中的部分风设计为水平偏置（贴壁）辅助二次风（CFS）。

2.5空预器吹灰器新增两只，加强尾部烟道的吹灰，有效预防了尾部烟道再燃烧。

3改造内容

3.1一次风室采用了水平浓淡燃烧器，并配有周界风，百叶窗型煤粉浓缩器根据煤粉气流在叶片间隙转弯时发生浓淡分离，在燃烧器出口处形成浓度有差异的两股水平气流。气流的切圆方向为浓煤粉，水冷壁侧为淡煤粉。

3.2周界风加强了煤粉的前期着火和防止结焦，也起到了冷却停运的一次风口的作用。

3.3偏置周界风可确保燃烧后的气流不贴壁，增加燃烧器水冷壁壁面附近的氧化性气氛，避免水冷壁发生高温腐蚀及结焦现象。

3.4 SOFA风量占总风量的30%左右，将SOFA与主燃烧器拉开一定的距离， 形成下部主燃烧器高温区域缺氧燃烧控制NOx生成，上部燃尽区域富氧燃烧控制飞灰含碳量的燃烧格局，大幅降低NOx排放。

4 改造后燃烧调整

4.1低负荷尽量不开或少开SOFA风门，随负荷增长，逐渐开启部分SOFA风运行。

经试验验证，开大SOFA风门，能提高再热汽温，有效减小烟温偏差，降低NOx，同时会导致锅炉飞灰可燃物增加，锅炉稳燃能力下降。开大SOFA风门时，应结合机组负荷、汽温参数、锅炉稳燃情况、NOx 排放数值、飞灰可燃物等综合考虑SOFA风门开度。

4.2由于#3炉低氮燃烧器改造后，着火距离延长，建议#3炉尽量避免A、C磨煤机隔层运行。不得不隔层运行时，应采取单独配煤、提高磨煤机出口温度等强化燃烧稳燃措施。为增加#3炉燃烧器着火稳定性，低负荷运行期间，应注意关小喷燃器周界风。

4.3关小各层贴避风开度，可有效的提高再热蒸汽温度。为防止#3炉燃烧器区域结焦，适当开大各层贴避风开度运行，但当开大贴避风和提高再热汽温矛盾时，应以防锅炉掉焦灭火为主。

4.4因二次风喷嘴进行了更换，二次风喷嘴的通风面积减少，二次风速增加，在负荷变化时应及时的调整二次风挡板开度，防止二次风速过快，对燃烧不利。

5改造后的效果

5.1改造前#3炉再热蒸汽温度达不到规程的额定值541℃，改造后再热蒸汽温度可在额定值稳定运行，提高了机组运行效率，降低了煤耗。

5.2有效防止了水冷壁高温腐蚀和结焦，由于缩小了假想切圆，燃烧器适当拉开布置，水平浓淡燃烧器加上偏置周界风等诸多预防措施，结焦状况必将改善。

5.3提高了燃烧效率，降低了NOx排放，有效的减小了炉膛两侧出口烟温偏差，着火稳定，火焰明亮，提高了煤粉的燃尽率。NOx排放量达到300毫克/立方米以下，通过调整SOFA风，高负荷烟温偏差能控制在50℃内，低负荷锅炉稳燃能力大为改善。

5.4杜绝了再热器管壁频繁超温现象。#3锅炉负荷波动大时，锅炉再热器管壁超温现象不再出现，燃烧器摆动灵活，烟温、管壁温度调节性能加强。

结语

莱城电厂#3锅炉的成功改造，为其余3台锅炉改造提供了理论基础和实践经验，为300MW及以上等级锅炉改造及运行提供了经验。因本次机组改造还涉及汽机侧，DCS控制系统改造，使得机组满负荷达到330MW，突破了CE对单只燃烧器热功率的限制要求，并运行良好。

通过此次燃烧系统升级改造后，机组在额度负荷下，NOx的排放浓度由600 mg/ m3 降到了240 mg/ m3 ，达到了减排的目的，取得了良好的效果。

参考文献

[1]GB13223-2011，火电厂大气污染物排放标准[S].

[2]李刚，李锡孝，魏铜生，等.1025t/h锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及解决措施[J].热力发电，2012（02）：53.