300MW鍋爐水平濃淡燃燒技術改造分析

（華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100）

300MW鍋爐水平濃淡燃燒技術改造分析

劉元斐

（華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100）

本文闡述了燃煤鍋爐多空氣分級低NOx燃燒技術改造項目和特點，提出了對燃燒器濃淡燃燒改造、一次風管道、二次風系統和空預器系統等系統進行具體的低氮改造措施。分析了300MW燃煤鍋爐低氮改造后的熱經濟性和安全性。經試驗驗證，鍋爐低氮改造后，排放濃度標準降到了240 mg/ m3。

再熱器；空氣分級燃燒；SOFA風；氮氧化物

引言

《火電廠大氣污染物排放標準》從2012年開始實施，其中，從2012年1月1日開始，所有新建火電機組NOx排放濃度標準要求達到100mg/m3。

萊城發電廠裝機容量為4×300MW國產燃煤發電機組。均為亞臨界控制循環蒸汽發電機組。鍋爐燃燒采用CE技術四角切圓方式，燃燒器6層布置，每層4個燃燒噴口，3臺制粉系統。采用單爐膛平衡通風方式；過熱器為兩級噴水調溫，再熱器采用緊急事故噴水方式調溫；采用3臺雙進雙出磨煤機，單臺磨煤機每側可獨立運行；機組有兩臺一次風機，空預器后的管道壓力通過調節一次風機導葉進行；機組有兩臺送風機將預熱空氣送進爐膛，送風命令信號來自風/煤交叉控制，送風機主控通過調節風機導葉設定來滿足風量要求。機械霧化小油槍點火及穩燃燃燒器共計四臺，安裝在A2層煤粉燃燒器位置，每角一臺。

1 機組存在問題

1.1 萊城電廠#3鍋爐負荷波動大時，鍋爐再熱器管壁超溫頻繁，但再熱器溫達不到額定值541℃。

1.2 出現水冷壁高溫腐蝕和結焦情況，嚴重時停爐檢修。

1.3 為響應國家環保政策，萊城發電廠對#3鍋爐進行了低氮燃燒改造，以實現氮氧化物排放濃度降低的目標。進一步提高鍋爐運行的安全性和的經濟性，同時降低了污染物排放水平。

2 鍋爐改造

2.1 保留主燃燒器的管路﹑殼體不動，制粉系統不變，鍋爐構造不變。

2.2 在主燃燒器上方增加兩層SOFA燃燒器，即低位SOFA和高位SOFA。由鍋爐兩側大風道引熱風到四角SOFA燃燒器，SOFA風向采用逆時針。

2.3 對A2層微油點火燃燒器進行改造，并將其余5層共20只一次風上下垂直濃淡（WR燃燒器）全部更換為彎頭式水平濃淡裝置，且一次風噴口﹑噴嘴體均重新進行優化設計，采用順時針切圓，主燃燒器各層二次風標高及數量均不變（共11層）。

2.4 所有主燃燒器區域的二次風噴嘴全部重新優化設計更換。主燃燒器的一﹑二次風噴嘴仍分別維持原來可上下擺動20°和30°的功能。主燃燒器中布置2層水平偏置輔助二次風，并將2層油風室對應的輔助二次風噴口中的部分風設計為水平偏置（貼壁）輔助二次風（CFS）。

2.5 空預器吹灰器新增兩只，加強尾部煙道的吹灰，有效預防了尾部煙道再燃燒。

3 改造內容

3.1 一次風室采用了水平濃淡燃燒器，并配有周界風，百葉窗型煤粉濃縮器根據煤粉氣流在葉片間隙轉彎時發生濃淡分離，在燃燒器出口處形成濃度有差異的兩股水平氣流。氣流的切圓方向為濃煤粉，水冷壁側為淡煤粉。

3.2 周界風加強了煤粉的前期著火和防止結焦，也起到了冷卻停運的一次風口的作用。

3.3 偏置周界風可確保燃燒后的氣流不貼壁，增加燃燒器水冷壁壁面附近的氧化性氣氛，避免水冷壁發生高溫腐蝕及結焦現象。

3.4 SOFA風量占總風量的30%左右,將SOFA與主燃燒器拉開一定的距離, 形成下部主燃燒器高溫區域缺氧燃燒控制NOx生成,上部燃盡區域富氧燃燒控制飛灰含碳量的燃燒格局,大幅降低NOx排放。

4 改造后燃燒調整

4.1 低負荷盡量不開或少開SOFA風門，隨負荷增長，逐漸開啟部分SOFA風運行。

經試驗驗證，開大SOFA風門，能提高再熱汽溫，有效減小煙溫偏差，降低NOx，同時會導致鍋爐飛灰可燃物增加，鍋爐穩燃能力下降。開大SOFA風門時，應結合機組負荷﹑汽溫參數﹑鍋爐穩燃情況﹑NOx 排放數值﹑飛灰可燃物等綜合考慮SOFA風門開度。

4.2 由于#3爐低氮燃燒器改造后，著火距離延長，建議#3爐盡量避免A﹑C磨煤機隔層運行。不得不隔層運行時，應采取單獨配煤﹑提高磨煤機出口溫度等強化燃燒穩燃措施。為增加#3爐燃燒器著火穩定性，低負荷運行期間，應注意關小噴燃器周界風。

4.3 關小各層貼避風開度，可有效的提高再熱蒸汽溫度。為防止#3爐燃燒器區域結焦，適當開大各層貼避風開度運行，但當開大貼避風和提高再熱汽溫矛盾時，應以防鍋爐掉焦滅火為主。

4.4 因二次風噴嘴進行了更換，二次風噴嘴的通風面積減少，二次風速增加，在負荷變化時應及時的調整二次風擋板開度，防止二次風速過快，對燃燒不利。

5 改造后的效果

5.1 改造前#3爐再熱蒸汽溫度達不到規程的額定值541℃，改造后再熱蒸汽溫度可在額定值穩定運行，提高了機組運行效率，降低了煤耗。

5.2 有效防止了水冷壁高溫腐蝕和結焦，由于縮小了假想切圓，燃燒器適當拉開布置，水平濃淡燃燒器加上偏置周界風等諸多預防措施，結焦狀況必將改善。

5.3 提高了燃燒效率，降低了NOx排放，有效的減小了爐膛兩側出口煙溫偏差，著火穩定，火焰明亮，提高了煤粉的燃盡率。NOx排放量達到300毫克/立方米以下，通過調整SOFA風，高負荷煙溫偏差能控制在50℃內，低負荷鍋爐穩燃能力大為改善。

5.4 杜絕了再熱器管壁頻繁超溫現象。#3鍋爐負荷波動大時，鍋爐再熱器管壁超溫現象不再出現，燃燒器擺動靈活，煙溫﹑管壁溫度調節性能加強。

結語

萊城電廠#3鍋爐的成功改造，為其余3臺鍋爐改造提供了理論基礎和實踐經驗，為300MW及以上等級鍋爐改造及運行提供了經驗。因本次機組改造還涉及汽機側，DCS控制系統改造，使得機組滿負荷達到330MW，突破了CE對單只燃燒器熱功率的限制要求，并運行良好。

通過此次燃燒系統升級改造后，機組在額度負荷下，NOx的排放濃度由600 mg/ m3降到了240 mg/ m3，達到了減排的目的，取得了良好的效果。

[1]GB13223-2011，火電廠大氣污染物排放標準[S].

[2]李剛，李錫孝，魏銅生，等.1025t/h鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因分析及解決措施[J].熱力發電，2012（02）：53.

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