600MW超臨界鍋爐低NOX燃燒器及燃燼風(fēng)系統(tǒng)的改造與安裝

張 磊，陸正裕，王 一，徐 春，劉 武

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 象山 315722）

大唐烏沙山發(fā)電廠3號爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進英國三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）鍋爐技術(shù)設(shè)計、 制造的超臨界參數(shù)鍋爐，最大蒸發(fā)量為1 890t/h。鍋爐采用墻式對沖燃燒方式，30只低NOX軸向旋流燃燒器（LNASB）前后墻對沖布置，前墻最下層5只燃燒器安裝等離子體點火裝置。在最上層旋流燃燒器上方，前、后墻各布置1層燃燼風(fēng)口，每層布置5只，共10只。自投運以來，雖然鍋爐效率能達到保證值，但存在NOX排放量較高、燃燒器易磨部件磨損嚴(yán)重、鍋爐燃燒器區(qū)域結(jié)焦現(xiàn)象時有發(fā)生等問題。

1 鍋爐改造方案

從機組運行的安全性和經(jīng)濟性出發(fā)，經(jīng)過綜合考慮，對鍋爐作如下改造：

（1）將除等離子燃燒器外的25只LNASB的一次風(fēng)組件更換為中心給粉燃燒器一次風(fēng)組件。

（2）在鍋爐原燃燼風(fēng)上方新增1層燃燼風(fēng)裝置。前、后墻各新增5臺燃燼風(fēng)裝置，共10臺，采用內(nèi)直流、外旋流的進風(fēng)方式。

2 改造出現(xiàn)的問題及解決方法

2.1 避免水冷壁管受損

因在原燃燼風(fēng)箱上方新增了1層燃燼風(fēng)箱，需拆除原燃燼風(fēng)箱上方的吹灰器，并在水冷壁上開口，安裝時采用火焊割除水冷壁鰭片及水冷壁管。由于鍋爐長期運行，爐膛內(nèi)水冷壁表面附有氧化皮，因割管前未考慮到此因素，導(dǎo)致割管時爐內(nèi)切割火焰偏斜，部分爐內(nèi)水冷壁管損傷。發(fā)現(xiàn)這一問題后，提出2種解決方案：

（1）用砂輪切割水冷壁。此方案雖可保證不割傷臨近水冷壁管，但割管速度較慢。

（2）先打磨要切割的水冷壁管表面的氧化皮，再用火焊切割。此方案割管速度較快，但仍有割傷水冷壁管的風(fēng)險。

為確保不再割傷水冷壁管，最終采用第一種方案。

2.2 解決部分水冷壁鰭片過寬的問題

烏沙山發(fā)電廠鍋爐下部水冷壁采用螺旋管圈型式，規(guī)格為Φ38×6.5 mm，鰭片寬度15 mm。水冷壁以屏狀安裝焊接，2屏水冷壁焊接處的鰭片寬度有所不同，部分鰭片寬達30～40 mm。燃燼風(fēng)改造需在水冷壁上開口，焊接帶喉口的水冷壁管屏，如圖1所示。而設(shè)計的新水冷壁管屏鰭片寬度都是15 mm，導(dǎo)致對口焊接時有部分水冷壁管錯口而無法焊接。因此在安裝中采用了如圖2所示的彎曲部分水冷壁管、改變鰭片寬度的方法，使水冷壁鰭片寬度對應(yīng)。

圖1 帶喉口的水冷壁管屏

圖2 修改后的水冷壁管屏

2.3 前墻安裝空間狹小

鍋爐爐后空間較大，可先安裝風(fēng)箱再安裝燃燼風(fēng)燃燒器。而爐前中間的爐水循環(huán)泵和左側(cè)的爐水出口管道及最小流量管與新增燃燼風(fēng)箱高度相同，導(dǎo)致爐前左側(cè)空間十分狹小。因此，安裝時將風(fēng)箱前部框架從中間割開，從前墻右側(cè)將風(fēng)箱組件吊入左側(cè)，等燃燼風(fēng)燃燒器安裝完成后把另半面框架對接焊好，再逐個安裝風(fēng)箱及燃燼風(fēng)燃燒器。

2.4 水平剛性梁底部保溫澆注受阻

新增燃燼風(fēng)箱安裝在原燃燼風(fēng)箱上部，以原燃燼風(fēng)箱上蓋為底，風(fēng)箱上蓋的高度超出了水平鋼性梁的底部，如圖3所示。安裝時將水平剛性梁與水冷壁上的張力板焊接，并以鉸接的方式圍繞水冷壁四周，防止水冷壁晃動。風(fēng)箱安裝后，因鋼梁下方的風(fēng)箱無法保溫，導(dǎo)致鋼性梁超溫，影響運行安全。因此，在水平鋼性梁中心處等距離開挖了10個200 mm×400 mm的孔，如圖4所示，開孔后先用硅酸鋁針刺氈將風(fēng)箱與水冷壁間較大的縫隙塞嚴(yán)，再在風(fēng)箱上鋪1～2層50 mm厚的硅酸鋁針刺氈，最后進行輕質(zhì)保溫材料澆注，保溫總厚度不低于200 mm，澆注后將剛性梁開口打坡口焊接密封。

圖3 風(fēng)箱上蓋高出剛性梁

圖4 剛性梁上開孔示意

3 改造后存在問題

鍋爐改造后，NOX排放量大幅降低，取得預(yù)期的改造效果。但由于設(shè)計時間緊迫，考慮不周全，運行時現(xiàn)場設(shè)備存在部分安全問題。

（1）新增燃燼風(fēng)箱上蓋較高，與上方的電纜盒距離較近，風(fēng)箱散發(fā)出的熱量影響電纜的安全性，夏季尤其明顯。

（2）新增燃燼風(fēng)箱上方的剛性梁散熱性差，剛性梁向兩側(cè)膨脹量增加，使水冷壁受到的應(yīng)力增大，同時影響剛性梁強度。

（3）爐前側(cè)新增燃燼風(fēng)箱與爐水循環(huán)泵及其出口管道之間的空間較小，給爐水循環(huán)泵和管道閥門的檢修帶來不便。

（4）新增燃燼風(fēng)風(fēng)箱位于原燃燼風(fēng)風(fēng)箱上方，風(fēng)道彼此獨立，新增燃燼風(fēng)風(fēng)道與原燃燼風(fēng)風(fēng)道之間距離為300 mm，當(dāng)2個風(fēng)道之間的軟連接損壞時，更換或修補比較困難。

（5）因安裝過程中產(chǎn)生誤差，新增風(fēng)道上的吊點位置與鍋爐斜梁距離較近，吊桿位于鍋爐斜梁內(nèi)側(cè)，與斜梁間的距離僅約20 mm，吊點不能在風(fēng)道的膨脹節(jié)上移動，鍋爐運行時，吊桿隨風(fēng)道向兩側(cè)膨脹，吊桿受斜梁阻礙，間接阻擋了風(fēng)道膨脹。

4 結(jié)語

烏沙山發(fā)電廠3號爐為國內(nèi)首臺完成低氮旋流燃燒器及燃燼風(fēng)系統(tǒng)改造的超臨界600MW鍋爐，氮氧化物排放濃度由改造前的500 mg/m3降低到180 mg/m3（折O2=6%），降低幅度達70%，飛灰可燃物含量、排煙溫度、鍋爐熱效率與改造前基本相同，鍋爐運行穩(wěn)定，也未出現(xiàn)燃燒器噴口結(jié)渣、燒壞或變形的現(xiàn)象。