300?MW亞臨界鍋爐低氮燃燒器改造

閆福岐

（山西兆光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 霍州 031400）

300?MW亞臨界鍋爐低氮燃燒器改造

閆福岐

（山西兆光發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 霍州 031400）

對某電廠2300 MW機(jī)組亞臨界自然循環(huán)汽包爐爐內(nèi)低氮燃燒器改造方案進(jìn)行詳細(xì)闡述，并對改造前后效果進(jìn)行對比分析，找到既節(jié)約成本，又行之有效的低氮燃燒器改造途徑，達(dá)到了保證鍋爐安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

亞臨界鍋爐；低氮燃燒器；煙氣流量；燃燼風(fēng)

0　概述

某電廠2×300 MW機(jī)組配套鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-1065/17.5-M 875型、亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用∏型布置、固態(tài)排渣、單爐膛、平衡通風(fēng)、全懸吊結(jié)構(gòu)，最大連續(xù)出力為1 065 t/h。2005年7月投產(chǎn)。鍋爐采用四角切圓直流燃燒器，布置在爐室下部四角處。每個角燃燒器共由6只煤粉噴嘴、9只二次風(fēng)噴嘴和2只OFA風(fēng)噴嘴組成，各噴嘴均設(shè)二次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該鍋爐運(yùn)行中NOX排放量為550-850 mg/Nm3（干基，6 % O2，按折算成NO2濃度計算），無法滿足最新的GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，需進(jìn)行脫硝改造。因爐內(nèi)低氮燃燒器技術(shù)改造和煙氣脫硝改造相互配合的成本低，效果好，可有效降低鍋爐NOX排放，因此決定對爐內(nèi)燃燒器進(jìn)行低氮燃燒器改造。

1　燃燒器改造設(shè)計性能參數(shù)要求

該鍋爐燃用設(shè)計煤種、校核煤種收到基低位發(fā)熱量分別為15.77 M J/kg，14.9 M J/kg；全硫分別為1.05 %，1.21 %。本次燃燒器改造設(shè)計性能參數(shù)要求如表1所示。

2　燃燼風(fēng)及其風(fēng)道改造設(shè)計

2.1改造方法

（1） 原鍋爐主燃燒器基本保持不動，為保證周界風(fēng)速，同時防止水冷壁結(jié)焦及高溫腐蝕，將每層周界風(fēng)噴口左側(cè)加堵1/8，噴口位置保持原設(shè)計，采用水平濃淡分離燃燒技術(shù)。為滿足二次風(fēng)速，同時防止水冷壁結(jié)焦及高溫腐蝕，不影響大渣含碳量，將每層二次輔助風(fēng)噴口（除AA層風(fēng)門）左側(cè)加堵20 %，為了控制大渣含碳量AA層風(fēng)門截面積不變。二次風(fēng)風(fēng)門及執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持不變。取消主燃燒器四角緊湊型燃燼風(fēng)（COOFA 1，COOFA 2），噴口采用耐火可塑性封堵，原設(shè)計風(fēng)道暫保留。

（2） 在主燃燒器上方增設(shè)2組高位燃燼風(fēng)（SOFA），每組燃燼風(fēng)設(shè)置2層噴嘴，噴嘴垂直方向不擺動；水平方向冷態(tài)調(diào)整后，外面采用銷軸固定死，熱態(tài)不擺動。總?cè)紶a風(fēng)量占總風(fēng)量比例為28 %；根據(jù)計算，噴嘴規(guī)格為660 mm×500 mm，噴嘴垂直不擺動，水平擺動±15°；燃燼風(fēng)噴頭處的彎管需要加均流板，使燃燼風(fēng)量均勻進(jìn)入。主燃燒器最上一層一次風(fēng)噴口中心線標(biāo)高為27 420 mm，第1層改為燃燼風(fēng)標(biāo)高為33 420 mm，第2層高位燃燼風(fēng)標(biāo)高為36 420 mm，最上層SOFA風(fēng)噴口上沿標(biāo)高為36 920 mm，距分隔屏屏底（標(biāo)高為45 820 mm）8 900 mm。

表1　燃燒器改造設(shè)計性能參數(shù)要求

（3） SOFA風(fēng)道布置：在鍋爐左右側(cè)二次風(fēng)主箱頂部各引接2個SOFA風(fēng)風(fēng)道，根據(jù)計算，風(fēng)道截面尺寸為1 500 mm×2 000 mm；風(fēng)道內(nèi)裝設(shè)隔板將風(fēng)道一分為二，分別為上下2 層SOFA風(fēng)噴口配風(fēng)；下部SOFA風(fēng)截面尺寸為1 500 mm×900 mm，上部SOFA截面尺寸為1 500 mm×1 100 mm。

（4） SOFA風(fēng)噴口涉及到的水冷壁改造，采用上下2層獨(dú)立的“8”字形水冷套結(jié)構(gòu)，確保燃燒調(diào)整的靈活，保證鍋爐飛灰含碳量和NOX排放量。

（5） 爐膛吹灰器改造共涉及24支，因引接風(fēng)道后工作環(huán)境溫度高而將18支吹灰器執(zhí)行機(jī)構(gòu)向鍋爐外側(cè)加長1 m；6支吹灰器向下移4 m；吹灰器氣源管路、輸水管路需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要移位；吹灰器旁看火孔取消。

（6） 熱控部分改造涉及燃燒器風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及安裝，控制電纜和電源電纜的敷設(shè)、接線，電子間控制卡件及分線板的安裝，硬件和軟件邏輯修改、調(diào)試，電纜移位及重新敷設(shè)、接線等工作。

（7） 改造范圍內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)、樓梯、平臺、膨脹梁要滿足安全運(yùn)行要求，走向在現(xiàn)場確定，改動量要盡可能小。其中：標(biāo)高31 000 mm和34 300 mm的左右側(cè)水冷壁原有剛性梁（600 mm×200 mm）拆除，用滑架結(jié)構(gòu)取代，這樣既保證水冷壁原剛性又不會增加風(fēng)道阻力；平臺、樓梯根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際以滿足檢修和巡檢需要進(jìn)行改造。

（8） 改動區(qū)域的保溫材質(zhì)、厚度設(shè)計要充分考慮吹灰器運(yùn)行以及電纜防護(hù)的要求。

2.2新增高位燃燼風(fēng)燃燒器要求

2.2.1低氮燃燒器SOFA改造性能要求

（1） 燃燒器改造后，在80 %-100 % BMCR工況下省煤器出口NOX排放濃度小于350 mg/Nm3；在40 %-80 %工況下不高于450 mg/Nm3（以NO2計，折算6 % O2）。

第二，醫(yī)療旅游服務(wù)人才缺乏。不同于傳統(tǒng)的旅游產(chǎn)品，醫(yī)療旅游需要一批能夠協(xié)調(diào)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和旅游服務(wù)提供者的復(fù)合型服務(wù)人才，而目前海南旅游從業(yè)者的服務(wù)能力和水平難以滿足國際醫(yī)療旅游的需要。

（2） 鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷40 % BMCR。

（3） 鍋爐主、再熱蒸汽溫度達(dá)到額定值，過熱器減溫水量不高于改造前實(shí)際運(yùn)行值65 %，再熱器正常運(yùn)行減溫水量為0。

（4） 改造后，通過適當(dāng)?shù)娜紵{(diào)整，可使飛灰含碳量的增加值控制在改造前實(shí)際運(yùn)行值的30 %以下，飛灰可燃物不大于2.0 %。

（5） 爐膛出口兩側(cè)煙溫偏差不高于原設(shè)計值。

（6） 改造后或加固后設(shè)備的承重能力要符合原設(shè)計要求。

（7） 爐膛內(nèi)無結(jié)渣、結(jié)焦和高溫腐蝕，以有效保護(hù)鍋爐水冷壁，避免水冷壁由于熱負(fù)荷不均導(dǎo)致超溫爆管的事故及受熱面沖蝕。

（8） 燃燒器用耐熱和耐磨材料，保證在3年內(nèi)不發(fā)生損壞。

（9） 燃燒器改造后具有良好的煤種適應(yīng)性，能長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2低氮燃燒器制造要求

（1） 在鍋爐四角標(biāo)高32 920 mm至36 920 mm處，割除切角水冷壁，安裝SOFA燃燒器；原則上水冷壁開孔上下不大于5 000 mm。

（2） 低氮燃燒器采用鑄造工藝，材質(zhì)為ZG30Cr25Ni20NRe，壁厚為12 mm；殼體采用10 mm Q235鋼板制作；內(nèi)部導(dǎo)流板采用12 mm SUS304鋼板制作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為手動，確保轉(zhuǎn)動靈活無卡澀現(xiàn)象。風(fēng)門采用Q235鋼板制作，外殼厚度10 mm，擋板厚度12 mm。

（3） 四個角燃燒器加工為2種：1號、3號角為1種，2號、4號角為1種。

（4） 燃燒器進(jìn)風(fēng)道方向?yàn)閭?cè)向進(jìn)風(fēng)，寬度1 500 mm，高度可靈活掌握，但單個燃燒器的高度控制在2 000 mm。燃燒器擋板順著進(jìn)風(fēng)方向打開，有10 %的限位裝置，防止擋板關(guān)閉過嚴(yán)燒損燃燒器噴口；燃燒器按照水平方向和垂直方向均能±15°擺動設(shè)計。

（5） 燃燒器入口拐角角度依據(jù)主燃燒器角度制造，確保安裝風(fēng)道與燃燒器入口處配套；針對燃燒器側(cè)面進(jìn)風(fēng)問題，內(nèi)部采用圓滑過渡，防止燃燒器進(jìn)風(fēng)不均勻，并在進(jìn)風(fēng)道加裝導(dǎo)流板。

（6） 高、低位燃燒器總的水準(zhǔn)套高度控制在5 000 mm，寬度控制在1 386 mm。

（7） 高、低位燃燒器之間控制在1 000 mm范圍內(nèi)。

（8） 燃燒器每個噴口，分成3層，每層4格，共分成12格。

（9） 燃燒器與風(fēng)道使用法蘭連接，確保穩(wěn)定性和嚴(yán)密性。

3　改造效果

表2　低氮燃燒器改造前后效率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

如表2所示，從2013年7月開始，利用脫硝改造增裝催化劑的時機(jī)同步對低氮燃燒器進(jìn)行改造，到2013年12月，2臺300 MW亞臨界鍋爐脫硝和低氮燃燒器改造完成，為了驗(yàn)證改造的效果，邀請西安熱工研究院有限公司進(jìn)行效率試驗(yàn)，并與2012年1月改造前的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對比。

由表2可知：在滿負(fù)荷工況下，省煤器出口NOX排放濃度1號鍋爐維持在350 mg/Nm3，2號鍋爐維持在390-400 mg/Nm3（以NO2計，折算6 % O2）。2號鍋爐省煤器出口NOX整體偏高，經(jīng)過燃燒調(diào)整達(dá)到了滿負(fù)荷工況下省煤器出口NOX排放濃度在350 mg/Nm3。事故噴水流量、Ⅰ級減溫水流量、Ⅱ級減溫水流量達(dá)到了改造要求；爐渣可燃物含量超標(biāo)，需要進(jìn)一步試驗(yàn)合理選擇煤粉細(xì)度等參數(shù)；而給水流量增加是因?yàn)闇p溫流量減少引起的。

機(jī)組改造運(yùn)行1年多，未發(fā)生結(jié)焦和結(jié)渣現(xiàn)象；同時在2014年7月和10月分別對爐膛受熱面全部檢查，沒有發(fā)現(xiàn)高溫腐蝕。2臺鍋爐低氮燃燒器改造整體造價比其他廠的此項(xiàng)改造少投入500萬元。

4　結(jié)束語

通過對低氮燃燒器改造目的、方法的介紹，重點(diǎn)論述了低氮燃燒器設(shè)計和制造參數(shù)選擇、定型、以及改造過程。改造既達(dá)到了預(yù)期效果，又節(jié)約了費(fèi)用，還鍛煉和提高了技術(shù)人員的水平。

2015-06-15；

2016-03-22。

閆福岐（1968-），男，工程師，主要從事電廠設(shè)備運(yùn)行與檢修管理工作，email：yan fuqi2004@126.com。