CEE高效率低氮燃燒技術改造特性分析

摘要：在對華電裕華熱電有限公司#2爐低氮燃燒改造工程的介紹中分析了CEE高效低氮燃燒技術改造特性，意在為今后的燃煤鍋爐低氮燃燒改造起到工程示范作用。

關鍵詞：燃煤鍋爐 脫銷改造 SOFA低氮分級燃燒

目前中國發電能源構成以煤為主，火電廠是主要的氮氧化物NOX排放源[1-2]。NOX是大氣的主要污染物之一[3]。面對日益嚴格的環保排放要求，華電石家莊裕華熱電有限公司對該廠2#機組鍋爐進行了CEE高效低NOx燃燒技術初步改造，在實現鍋爐超低NOx排放的同時實現鍋爐高效穩燃、防結渣、防高溫腐蝕、低負荷不投油穩燃、鍋爐少油點火穩燃的特性。

1 裕華熱電1025t/h鍋爐概況

1.1 機組介紹 河北華電石家莊裕華熱電有限公司（2×300MW）2#機組鍋爐為SG 1025/17.5 M729型亞臨界壓力一次中間再熱自然循環鍋爐，單爐膛四角切向燃燒，煙氣擋板調溫，中儲式鋼球磨熱風送粉，半露天布置，全鋼架懸吊結構，平衡通風，固態機械除渣。

1.2 燃燒系統 燃燒器采用北京普瑞博納燃燒技術有限公司的PPR燃燒器技術、水平濃淡風煤粉燃燒器和燃燒系統配風技術，布置在爐膛下部四只切角上。每組燃燒器由6只煤粉噴咀，8只二次風噴咀，2只三次風噴咀組成，其中在3層二次風噴咀中設置了輕油槍并相應配備一只高能點火器。

2 CEE高效低氮燃燒技術改造特性

改造整體上采用了SOFA低氮分級燃燒技術，爐膛下部為主燃燒區域，爐膛上部為燃盡區域，爐膛中間為NOx還原區域。①保持主燃燒器下端部標高不動，將主燃燒器高度變為9265mm。②采用分級燃燒的高位分離燃盡風系統，燃盡風噴嘴中心線距最上層一次風煤粉燃燒器中心的分離高度為6864mm；距最上層三次風燃燒器中心線的分離距離4894mm。③主燃燒器區域的二次風切圓組織形式維持原設計。④燃盡風燃燒器采用單級布置，四層大寬高比的剛性射流噴嘴，水平方向分三方向預置射流進行大覆蓋射流組織，燃盡風噴嘴垂直擺動正負15度，滿足一定的汽溫調節及NOx調節的需求。⑤在主燃燒器區域的第二層煤粉燃燒器以上區域，布置5層雙向貼壁風噴嘴和射流，與四墻水冷壁平行進入爐膛。⑥在每根三次風風管上加裝支管及可調縮孔，將原三次風分割一路布置在下面CD、DE煤粉噴嘴之間。分割到下面的三次風量占總風量的1/3左右，射流方向及速度同二次風射流。

2.1 更換上下濃淡分離一次風煤粉燃燒器 在主燃燒區域，將原設計的上下濃淡分離一次風煤粉燃燒器全部改為對置丘體高效濃淡分離裝置的水平濃淡風煤粉燃燒器，保證濃一次風煤粉射流反切12度進入爐膛向火面，不僅強化煤粉的著火穩燃，且通過控制煤粉燃燒初期的氧量極大地抑制了NOx的生成。利用一次風風筒內布置的對置丘體對濃側煤粉進行導流反切進入爐膛，而噴嘴鈍體僅作分隔濃、淡一次風之用，同時起到穩燃的作用，這樣鈍體就不會受煤粉顆粒的撞擊磨損，大大增加了鈍體的工作壽命。

2.2 優化主燃區輔助風噴嘴結構及性能 ①將原B、C、D、E、F層煤粉燃燒器上部的5層二次風改造為向火側/背火側的貼壁二次風組合噴嘴，防止爐膛燃燒區域的水冷壁結渣及高溫腐蝕。②減小油風室二次風的流通面積，以減小油風室旋流風的流量，降低對爐膛切圓燃燒流場的影響；同時將中油風室二次風噴嘴改造為帶貼壁風的噴嘴結構，以保護水冷壁，防止結渣及高溫腐蝕。③提高下端部風噴嘴的射流剛性，以增強托粉效果，減小大渣含碳量。④所有噴嘴外壁面與風室隔板、風箱角鋼的間距不大于6mm，減小漏風量。

2.3 重新布置并整體改造原三次風系統 ①將原兩層三次風G、H改造為四層三次風燃燒器，即分別拿出1/3的三次風流量給在下部的兩層g、h三次風燃燒器。②下部g、h三次風燃燒器分別位于C、D層一次風及D、E層一次風煤粉燃燒器之間；由于在兩層煤粉燃燒器中間，所以需要布置雙向貼壁風及上下二次風結構（非貼壁風）以保證在該層三次風不投運的情況下有足夠的二次風進入，保證該層上下煤粉燃燒器燃燒的穩定性。③在原三次風每個風管上加裝下層三次風支管、可調電動閥門以及壓力測點并引入DCS控制，以確保下層三次風維持合適的噴嘴流速。

2.4 布置SOFA燃盡風系統 本次改造將主燃燒器區進行壓縮，增加還原區和燃盡區的高度；在距主燃燒器最上層一次風煤粉燃燒器噴嘴6.5米左右的位置，布置了4層共8只剛性SOFA燃盡風噴嘴，約占總風量的30%，它首先保證了主燃燒器區與高位燃盡風之間有足夠的還原高度，構成了主燃燒區與燃盡區之間的NOx還原區，這是降低燃料型及熱力型NOx的主要手段；同時，所有燃盡風噴口均設計為預偏置反切噴口，還可以有效地降低爐膛出口煙溫偏差、氣溫偏差。

3 結語

裕華熱電有限公司通過對燃燒器，燃盡風系統改造和優化，實現了機組負荷大于50%BMCR工況下鍋爐的NOx排放濃度保證均不超過550mg/Nm3（O2=6%），邁出了煙氣脫銷治理工作的第一步，同時有效防止了水冷壁結渣與高溫煙氣腐蝕、水冷壁爆管等影響鍋爐安全運行問題的出現，為今后燃煤鍋爐的低氮排放改造指示了一種嶄新的燃燒控制技術。

參考文獻：

[1]劉文.低氮燃燒技術在旺隆電廠420t/h燃煤鍋.爐上的應用[J].鍋爐制造，2011（4）：27～29.

[2]于明金，解海龍，樊睿源等.燃煤電站鍋爐低NOx.燃燒技術初探[J].電站系統工程，2006，22（2）.

[3]周新雅.大型燃煤電站鍋爐低氮燃燒技術分析及應用策略[J]. 華東電力，2003（10）.