制粉系統(tǒng)進(jìn)行乏氣改造前后方式變化分析

（國(guó)華北京熱電分公司，北京 100025）

制粉系統(tǒng)進(jìn)行乏氣改造前后方式變化分析

朱 霏

（國(guó)華北京熱電分公司，北京 100025）

本文介紹了國(guó)華北京熱電分公司為了降低鍋爐NOX排放進(jìn)行鍋爐乏氣改造前后方式的變化及運(yùn)行方式的改變，制粉系統(tǒng)操作方式的改變，參數(shù)控制的調(diào)整。

乏氣改造；磨煤機(jī)；排粉機(jī)；NOX

一、鍋爐原布置方式介紹

國(guó)華北京熱電分公司4臺(tái)鍋爐均為哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司生產(chǎn)。鍋爐型號(hào)HG—410/9.8—YM15。額定蒸發(fā)量410h/ t。額定主汽溫度540℃，額定主蒸汽壓力9.8MPa。原設(shè)計(jì)方式中鍋爐為熱風(fēng)送粉進(jìn)入爐膛燃燒的方式。鍋爐一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)熱風(fēng)溫度315℃。鍋爐一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)冷風(fēng)溫度為環(huán)境溫度。鍋爐一次風(fēng)溫度180℃。鍋爐二次風(fēng)溫度315℃。鍋爐排煙溫度為135℃。

各爐配備有兩套中間儲(chǔ)倉(cāng)式鋼球滾桶磨煤機(jī)的制粉系統(tǒng)，兩套制粉系統(tǒng)共用一個(gè)粉倉(cāng)。各爐粉倉(cāng)之間及#1、2和#3、4爐之間可通過(guò)齒索輸粉機(jī)送粉。煤粉倉(cāng)容積310 m3儲(chǔ)存量216t儲(chǔ)存4.37小時(shí)。磨煤機(jī)型號(hào)MG350.600—I，出力45t/h左右（運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)），排粉機(jī)為離心式，型號(hào)M5—29—11NO20D。鍋爐為四角噴燃布置，熱風(fēng)送粉。鍋爐原配風(fēng)方式布置為：下二次風(fēng)、下一次風(fēng)、中二次風(fēng)、上一次風(fēng)、上二次風(fēng)和兩層三次風(fēng)、一次燃盡風(fēng)，上燃盡風(fēng)（二次風(fēng)）和下燃盡風(fēng)（二次風(fēng)）。一次風(fēng)由高溫空氣預(yù)熱器出來(lái)的熱風(fēng)及送風(fēng)機(jī)出口來(lái)的冷風(fēng)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。二次風(fēng)取自高溫空預(yù)器出口。每臺(tái)制粉系統(tǒng)四根三次風(fēng)管。四角二次風(fēng)大擋板投入自動(dòng)，用于控制一次風(fēng)壓。兩側(cè)一次熱風(fēng)由熱風(fēng)環(huán)行風(fēng)道各側(cè)引出，兩側(cè)一次冷風(fēng)分別由兩送風(fēng)機(jī)出口引出。

鍋爐原方式為制粉系統(tǒng)為中儲(chǔ)式溫風(fēng)送粉系統(tǒng)，在采用空氣分級(jí)燃燒技術(shù)降低氮氧化物排放時(shí)，由于三次風(fēng)中攜帶大量超細(xì)煤粉進(jìn)入爐膛燃燒，三次風(fēng)氣流攜帶煤粉濃度較低，使得該部分煤粉燃燒過(guò)程處于富氧環(huán)境下，其燃燒過(guò)程中生成大量的NOx，導(dǎo)致最終總的NOx排放較高。磨煤機(jī)投運(yùn)個(gè)數(shù)越多，三次風(fēng)量就越大，NOx生成量就越高。另外，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，為保證磨煤機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，磨煤機(jī)通風(fēng)量仍保持在最佳制粉電耗工況，導(dǎo)致三次風(fēng)量也沒(méi)有隨鍋爐負(fù)荷同比例降低，主燃燒區(qū)域的空氣系數(shù)無(wú)法控制在理論最佳值，此時(shí)NOx排放濃度會(huì)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)工況，制約了燃燒過(guò)程進(jìn)一步控制NOx排放。

二、鍋爐乏氣改造方式介紹

現(xiàn)在我公司將中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)改造為乏氣送粉方式，將由排粉風(fēng)機(jī)出來(lái)的乏氣全部送入一次風(fēng)管道，直接采用乏氣作為送粉介質(zhì)輸送煤粉，可以避免乏氣直接送入爐膛造成的局部富氧氣氛，有效抑制了乏氣所帶煤粉燃燒過(guò)程的NOx生成量，從而使得爐內(nèi)的燃燒氮氧化物產(chǎn)生得到大大降低。改為乏氣送粉后一次風(fēng)溫度也有原來(lái)的180度左右降低到110度左右。進(jìn)一步降低了NOX的生成。

原主燃燒器、再燃風(fēng)組件和SOFA風(fēng)組件都不做改動(dòng)；拆除現(xiàn)有兩層三次風(fēng)組件前的管道，將燃燒器三次風(fēng)入口封堵；原三次風(fēng)冷卻風(fēng)保留，并保持常開(kāi)；作為二次風(fēng)使用。更換排粉機(jī)出口排粉風(fēng)箱，每個(gè)風(fēng)箱接出6根乏氣管道和一根再循環(huán)管道，兩個(gè)排粉風(fēng)箱接出共12跟乏氣管道分別連接至風(fēng)粉混合器前原一次風(fēng)管道，乏氣管道上設(shè)防磨可調(diào)縮孔和乏氣關(guān)斷門；風(fēng)粉混合器及其后一次風(fēng)管道不作改動(dòng)，原風(fēng)粉混合器前的一次風(fēng)管道拆除，一次風(fēng)箱拆除；自一次風(fēng)總風(fēng)管道引熱風(fēng)到排粉風(fēng)機(jī)入口風(fēng)道，并在此熱風(fēng)管上開(kāi)摻冷風(fēng)風(fēng)道，冷風(fēng)直接從環(huán)境空氣抽取，在冷、熱風(fēng)道上分別設(shè)旁路熱風(fēng)調(diào)節(jié)門和旁路冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，冷、熱風(fēng)混合后的風(fēng)道上設(shè)旁路調(diào)節(jié)門，同時(shí)在該熱風(fēng)道混入前的排粉風(fēng)機(jī)入口風(fēng)道上增設(shè)制粉系統(tǒng)防磨調(diào)節(jié)門。

當(dāng)排粉風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)，相對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)噴口需停運(yùn)，為保證一臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，在中二次風(fēng)噴口中對(duì)角安裝2支燃?xì)鈽專鸬降拓?fù)荷穩(wěn)燃作用。

當(dāng)磨煤機(jī)投運(yùn)時(shí)，自空預(yù)器出口熱風(fēng)總管來(lái)的熱風(fēng)，一部分進(jìn)入四角二次風(fēng)箱，供二次風(fēng)、一次風(fēng)周界風(fēng)、再燃風(fēng)周界風(fēng)及燃盡風(fēng)取風(fēng)；一部分進(jìn)入磨煤機(jī)，攜帶煤粉經(jīng)粗粉分離器和細(xì)粉分離器后，煤粉進(jìn)入煤粉倉(cāng)，乏氣自細(xì)粉分離器進(jìn)入排粉風(fēng)機(jī)，由排粉風(fēng)箱分配到一次風(fēng)管（每個(gè)排粉風(fēng)箱對(duì)應(yīng)6根一次風(fēng)管）和再循環(huán)風(fēng)管，排粉風(fēng)機(jī)出來(lái)的乏氣由一次風(fēng)管經(jīng)風(fēng)粉混合器與煤粉混合后，將煤粉經(jīng)燃燒器噴口送入爐膛。

當(dāng)磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)，自空預(yù)器出口熱風(fēng)總管來(lái)的熱風(fēng)，一部分進(jìn)入四角二次風(fēng)箱，供二次風(fēng)、一次風(fēng)周界風(fēng)、再燃風(fēng)周界風(fēng)及燃盡風(fēng)取風(fēng)；一部分摻冷風(fēng)后直接進(jìn)入排粉風(fēng)機(jī)到12根一次風(fēng)管，由排粉風(fēng)箱分配到一次風(fēng)管（每個(gè)排粉風(fēng)箱對(duì)應(yīng)6根一次風(fēng)管），排粉風(fēng)機(jī)出來(lái)的溫風(fēng)由一次風(fēng)管經(jīng)風(fēng)粉混合器與煤粉混合后，將煤粉經(jīng)燃燒器噴口送入爐膛。

三、鍋爐乏氣改造后制粉系統(tǒng)的操作調(diào)整

因?yàn)榉飧脑旌笈欧蹤C(jī)充當(dāng)了一次風(fēng)機(jī)的作用，因此鍋爐粉倉(cāng)粉位高需停止制粉時(shí)，只需將磨煤機(jī)、給煤機(jī)停止運(yùn)行。排粉機(jī)要繼續(xù)保持運(yùn)行維持一次風(fēng)壓。這時(shí)排粉機(jī)入口風(fēng)要倒至旁路運(yùn)行，為了控制一次風(fēng)溫度，就要用引自室外的冷風(fēng)來(lái)調(diào)節(jié)一次風(fēng)溫度，這時(shí)就會(huì)有額外的空氣進(jìn)入爐膛增加爐內(nèi)的氧量。從而使鍋爐NOX排放量增大。在低負(fù)荷時(shí)尤為突出，因?yàn)榈拓?fù)荷時(shí)鍋爐送風(fēng)量已很難再降低，鍋爐內(nèi)富氧程度大大提高。高負(fù)荷時(shí)可以通過(guò)降低鍋爐送風(fēng)量來(lái)控制鍋爐內(nèi)的氧量，保持NOX的排放維持較低的水平。

當(dāng)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，排粉機(jī)旁路風(fēng)系統(tǒng)解列，制粉系統(tǒng)內(nèi)的送風(fēng)來(lái)自鍋爐的高低溫空氣預(yù)熱器。這時(shí)進(jìn)入鍋爐的空氣都是來(lái)自送風(fēng)機(jī)和少量的鍋爐系統(tǒng)漏風(fēng)。因此磨煤機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)入鍋爐內(nèi)的風(fēng)量會(huì)比停止時(shí)減少很多。低負(fù)荷時(shí)，鍋爐NOX排放明顯降低很多。高負(fù)荷時(shí)為了維持鍋爐燃燒，要適當(dāng)增加鍋爐送風(fēng)量。

因?yàn)榕欧蹤C(jī)帶一次風(fēng)運(yùn)行，排粉機(jī)的主要功能要維持一次風(fēng)壓，因此制粉出力要服從于一次風(fēng)壓的控制。乏氣改造后由于系統(tǒng)阻力的改變，制粉系統(tǒng)已不能保持在最大出力工況下運(yùn)行，因此降低NOX的排放犧牲了一部分經(jīng)濟(jì)型。排粉機(jī)也不能在制粉停止時(shí)在停止，也進(jìn)一步增加了廠用電耗。

制粉系統(tǒng)進(jìn)行乏氣改造后，乏氣由原來(lái)直接送入鍋爐燃燒變?yōu)榉峙浣o各個(gè)一次粉嘴，磨煤機(jī)啟動(dòng)前后，爐膛內(nèi)的火焰中心不會(huì)改變，因此磨煤機(jī)啟動(dòng)前后對(duì)鍋爐的燃燒工況影響相對(duì)未改造前要小的多。鍋爐參數(shù)控制要容易一些。但磨煤機(jī)的啟停要復(fù)雜了。因?yàn)槟ッ簷C(jī)啟停過(guò)程中要保證一次風(fēng)壓不變，同時(shí)還要有旁路風(fēng)和制粉系統(tǒng)內(nèi)部風(fēng)的切換過(guò)程。

結(jié)語(yǔ)

本次我公司進(jìn)行的乏氣系統(tǒng)改造對(duì)于NOX的排放效果是非常明顯的。因?yàn)橹品巯到y(tǒng)通風(fēng)能力的下降，制粉系統(tǒng)的出力是降低了。為了環(huán)境保護(hù)犧牲了一定的經(jīng)濟(jì)利益是值得的。

[1]吳玉芳．熱風(fēng)送粉改為乏氣送粉系統(tǒng)的方法和關(guān)鍵設(shè)備的研究[D]．哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2008．

TK223

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朱霏，神華國(guó)華電力股份有限公司運(yùn)行部值長(zhǎng)，本科學(xué)歷，1991年參加工作。