燃煤鍋爐脫硝改造影響汽溫波動原因分析

河北國華定州發電有限責任公司 王冠軍

燃煤鍋爐脫硝改造影響汽溫波動原因分析

河北國華定州發電有限責任公司 王冠軍

本文以河北國華定州發電有限責任公司2號鍋爐脫硝改造后存在主再熱汽溫偏低和過熱器管壁超溫問題，進行了分析并提出了相應的調整措施，調整后經實際運行問題得以解決。

鍋爐；脫銷改造；汽溫

0 引言

河北國華定州發電有限責任公司積極響應國家對于大氣污染防治的環保新政、履行央企社會責任，率先對2號鍋爐進行了低氮燃燒器的改造和增加SCR脫硝裝置，以降低NOx排放量，改造達到了預期效果，但是也帶來了鍋爐主再熱汽溫低溫的和過熱器管壁易超溫的新問題。本文針對此問題進行了深入原因分析并提出運行調整措施，使得該問題得以解決。

1 鍋爐設備簡介

河北國華定州發電有限責任公司2號爐采用上海鍋爐廠生產的SG-2008/17.47-M903亞臨界控制循環、一次中再熱燃煤鍋爐。爐膛上部布置了分隔屏、后屏過熱器及屏式再熱器，前墻及兩側墻前部均設有墻式輻射再熱器，水平煙道由水冷壁延伸部分和后煙井延伸部分組成，內部布置有末級再熱器和末級過熱器，后煙井內設有低溫過熱器和省煤器。

鍋爐采用正壓直吹式制粉系統，配有六臺ZGM113N(MPS225)中速磨煤機。燃燒器四角布置，切向燃燒，采用濃淡分離寬調節比（WR）煤粉噴嘴，在一次風噴口周圍布置有周界風。為降低四角切向燃燒引起的爐膛出口及水平煙道中煙氣的殘余旋轉造成的煙氣側的屏間熱偏差，采用同心反切加燃盡風（OFA）和部分消旋二次風，使爐內氣流的旋轉強度具有一定的可調性。在進行低氮主燃燒器改造后，在主燃燒器上方增加2個（6層）高位燃盡風SOFA噴口，在每個噴燃器上下各增加一層CCOFA風，這樣形成主燃燒區缺氧燃燒，中間還原脫氮區，上層SOFA風燃盡區。

2 脫硝改造后鍋爐運行存在的問題及原因分析

2號機組SCR脫硝裝置及低氮燃燒器改造后，降負荷時，主汽溫可低至500℃、再熱汽溫可低至470℃，分隔屏及后屏過熱器出現管壁大面積超溫20℃以上，直接威脅鍋爐和汽輪機的安全運行。根據影響鍋爐汽溫調整的因素及運行經驗，分析2號爐汽溫調整困難的原因有以下幾點。

2.1 配風方式變化的影響

2號爐進行低氮燃燒器改造后，增加了上層SOFA風及CCOFA風，配風方式變化較大，對汽溫影響較大，尤其在低負荷時，SOFA風門開度很大，在400MW以下負荷，SOFA風門能開到70%左右，而噴燃器二次風門開度僅為5%，引起再熱汽溫過低。

2.2 升降負荷及擺角位置影響

在450MW連續降負荷至400MW，350MW連續升負荷至400MW這兩個負荷段，若燃燒器擺角在高位（70%）以上，后屏過熱器管壁會大面積超溫，而且溫度上升速度快，具體原因為：降負荷時蒸汽流量減小，帶不走過多熱量，升負荷時主汽壓力下降過快，煤量過調嚴重，使后屏過熱器管壁超溫。

正常調整時少量擺角操作對汽溫調節影響不明顯，具體原因為燃燒器改造后燃燒器總高度延伸，火焰中心由原來的近圓變為橢圓形，少量的擺角操作沒有實質作用，至少操作10%以上時才會對燃燒產生影響。

2.3 鍋爐結焦特性變化的影響

低氮燃燒器改造后，鍋爐的溫度場分布發生了較大變化，主要表現在燃燒延遲，火焰中心上升，主燃區溫度下降，水冷壁結渣減輕，爐膛吸熱增強，爐膛出口煙溫降低，過熱器，再熱器溫度下降[1]，如果水冷壁保持每天吹灰的話，更加劇了水冷壁的吸熱，使得主再熱汽溫過低。另外，當出現分隔屏后屏溫度高，再熱器出口溫度高，易超溫時應及時加吹分割屏吹灰，平時巡檢時應多注意受熱面結焦情況，根據實際情況進行爐膛吹灰。

2.4 低負荷時鍋爐抗擾動能力差

在機組負荷低于350MW時，AGC指令的輕微變化就有可能引起主再熱汽溫的劇變，這與機組協調的過調量有很大關系，也與低負荷時氧量曲線有關系，在升降負荷或是負荷頻繁波動時要加強對汽溫的監視，防止超溫；

2.5 制粉系統運行方式的影響

當制粉系統需要隔層燃燒或者是下四層磨運行時，火焰中心下降導致主再熱汽溫較低，而且左右兩側會出現偏差，可以通過調整停運磨煤機出口門來糾正，無效果時通過設置上層SOFA風門負偏置來進行調整。

3 2號爐汽溫調整經驗及采取措施

針對上述原因分析及運行經驗，執行以下措施：

（1）根據機組所帶負荷情況減少水冷壁吹灰頻次，非連續大負荷期間水冷壁吹灰每天減少2組，使水冷壁保持一定的臟污系數，再熱汽溫提高10℃以上；

（2）降負荷過程中設置上層SOFA風門負偏置，設置量度參考NOX生成量，當SCR入口NOX含量升高到280 mg/m3以上時適當減小負偏置，避免出現SCR噴氨調門調節發散，嚴禁全關SOFA風擋板；

（3）降負荷過程中提前停運底層的21磨煤機，保持中間4臺磨煤機運行，使爐膛燃燒集中并且火焰中心上移，根據兩側汽溫偏差情況調整備用磨煤機出口門；

（4）修改低負荷鍋爐氧量曲線，兼顧NOx生成量和飛灰含碳量的前提下，將低負荷氧量曲線由5.0降至4.3，減少入爐風量150t/h左右。

4 結論

通過上述調整措施，2號機主再熱汽溫偏低情況得到解決，同時也避免了過熱器管壁大面積超溫，各個負荷工況下，鍋爐主汽溫可保持540℃、再熱汽溫可保持在520℃以上運行。主再熱汽溫提高均按15℃計算，折算成煤耗約為1.58g/kwh[2]；同時，這些調整措施為1號機組脫硝改造完成后鍋爐汽溫的調整提供了經驗，保證了機組的安全運行。

[1]肖琨，高明，烏曉江等.空氣分級低氮燃燒改造技術對鍋爐汽溫特性影響研究[J].鍋爐技術.2012,5:62-65.

[2]武慶源,沙振,裴廣會,等.汽輪機進汽初溫變化對機組煤耗率影響的通用性分析[C].全國火電600mw級機組能效對標及競賽年會.2012.