新型燃燒系統改造及試驗

摘 要：文章針對公司3號汽鍋當前運行存在NOx排放偏高、側墻高溫腐蝕、燃燒器部分結焦和部分燃燒器磨損等問題，為此公司對鍋爐進行低氮燃燒器改造，經濟節能環保為未來發展的趨勢。

關鍵詞：燃燒器；含碳量；技術

廣東汕尾紅海灣發電有限公司3號汽鍋為超超臨界、中間一次再熱、燃煤強制循環鍋爐，單爐膛Π型露天布置，對沖燃燒方式，尾部雙煙道，固態排渣，平衡通風，全鋼架懸吊布局，此中兩臺三分倉回轉式空氣預熱器于尾部煙道中。本次改造將結合以往工程改造經驗及優化方案，把賣方最新低氮燃燒技術和改進后的燃燒器結構應用于本工程中，在確保達到本次改造目標的前提下，也從改造成本上加以控制，以確定最優的主燃燒器改造方案。

1 改造措施

（1）經核算，原煤粉燃燒器外二次風組件設計參數可以滿足本次改造設計要求，采用賣方先進的新型OPCC低氮旋流煤粉燃燒器組件替換原旋流煤粉燃燒器相應結構。（2）對新設計的每只煤粉燃燒器增加空氣冷卻風系統，保證燃燒器在停運狀態時有可靠的冷卻措施。（3）原鍋爐設計時在主燃燒器上方布置一層燃盡風，燃盡風率約占鍋爐總風量的17.54%，燃盡風調風器采用我公司典型的中心直流+外周定向旋流的結構。

2 燃盡風結構和改造

（1）原設計燃盡風維持標高和開孔中心位置不變，將此層燃盡風整體更換，前、后墻各8只，更換后調風器采用中心直流風+外周定向旋流風結構。調風器示意圖見圖1。（2）為強化全爐膛高度方向的深度分級燃燒，有效控制NOx，在原設計燃盡風標高的上方新增加一層直流燃盡風，新增燃盡風標高及布置位置見改造方案圖，每只燃盡風噴口裝設水平擺動調節機構。（3）增加燃盡風風道（包括膨脹節）、風箱入口調節擋板及執行器、風量測量裝置。（4）原設計燃盡風層水冷壁開孔尺寸不做改造，對新增燃盡風區域水冷壁重新開孔，將新增燃盡風區域吹灰器取消并對改造引起的吹灰管路進行調整。

3 新型OPCC燃燒器結構及原理

新式OPCC旋流煤粉燃燒器的結構如圖2。

本次燃燒器改造采用我公司最新低NOx旋流燃燒器技術，一次風擴錐設計為25°，與風筒連接形式須采用螺栓連接，二次風擴錐設計為30°，采用翻邊結構。一次風粉混合物到達其風口彎頭，經過一次風管，濃縮器將煤粉氣流產生徑向分離，氣流從一次風管圓周外側經過一次風管出口處的穩焰齒環進入環形回流區著火燃燒[2]。燃燒器內二次風和外二次風通過燃燒器內同心的內二次風、外二次風環形通道在燃燒的不同階段噴入爐內，實現分級供風，降低NOx的生成量。進入每個燃燒器的內二次風量可通過燃燒器上的二次風門檔板進行調節。通過調節開度可得到適當的內二次風量，以獲得最佳燃燒工況。內二次風通道內布置有軸向旋流器使經過的二次風產生旋轉，離開燃燒器后旋轉的氣流在離心力的作用下擴張，從而在中心區域產生負壓，使高溫煙氣回流，為煤粉氣流的著火提供能量，以獲得最佳燃燒工況[1]。

4 試驗方案

（1）以日常運行工況為基礎，測試運行氧量分布、NOx、飛灰含碳，掌握當前機組運行狀況，了解目前鍋爐存在問題，為下一步調整指明方向。此工況燃燒器各風門、燃盡風風門都為全開狀態，在脫硝進口實測煙氣成分，測量的數據及氧量見表1及圖3。

由此，爐寬氧量分布呈現出爐膛中間氧量高，兩側墻氧量低的規律[3]；CO排放很高，DCS已經超量程（1029ppm），實測平均值為3153ppm。

（2）從基礎工況可看出，鍋爐截面中間氧量高兩側墻氧量偏低，因此在基礎工況下，調整上層OFA直流風偏轉角及下層OFA燃盡風的旋流風和直流風等就地擋板。測量煙氣成分分布如表2及圖4。

調整燃盡風就地擋板后，兩側氧量略有提高，爐膛寬度分布較調平前均勻，鍋爐排放煙氣中的CO大幅下降，從3153ppm下降至452ppm。雖然整體CO不高，但氧量低的位置CO 含量相對較高，鍋爐飛灰含碳量變化不大。

5 結束語

調整燃盡風就地擋板后，兩側氧量略有提高，爐膛寬度分布較調平前更均勻；鍋爐排放煙氣中的CO大幅下降。上層燃盡風風箱擋板開大后，NOx排放略有下降，CO降低，飛灰含碳量有所下降。下層燃盡風風箱擋板關小后，NOx排放上升，CO上升，飛灰含碳量上升。煤粉變細，燃燒加強，NOx排放有所上升，飛灰含碳量和大渣含碳量都下降。改造后NOx下降明顯，在燃用設計煤種時可控制在240-270mg/Nm3之間，燃盡較好，飛灰含碳量低，最佳工況可控在1.5%甚至1%以下。建議盡早調整磨煤機加載壓力、磨輥間隙，改善煤粉細度。若制粉系統改善后，鍋爐氧量分布將更好，飛灰含碳量和CO含量指標將更好。進而可以進一步降低鍋爐運行風量，從而降低NOx排放水平。

參考文獻

[1]李曉強，蘇東，徐靜.第一臺出口海外國產600MW超臨界鍋爐技術特點分析[J].東北電力技術，2011，32（10）：33-36.

[2]魏麗蓉，倪聲濤，班金城.等離子點火技術在600MW機組配雙進雙出磨時的應用[J].廣西電力，2009，32（3）：81-83.

[3]席光輝.二次風配風對W型火焰鍋爐燃燒特性影響的研究[J].華北電力大學，2013.

[4]孫磊.東方1000MW機組鍋爐配風調整策略[J].價值工程，2013（36）：43-45.