鍋爐低氮燃燒器改造與應用

趙桃柱

摘 要：煤燃燒過程中生成的氮氧化物主要是NO、NO2及少量N2O等生成，統稱NOx。NO能使人中樞神經麻痹并導致窒息死亡，N2O會造成哮喘和肺氣腫，破壞人的心、肺、腎及造血組織的功能喪失。因此，控制火電廠鍋爐的NOx排放量具有重大的社會效益。

關鍵詞：低氮燃燒器；NOx（氮氧化物）；燃盡風；二次風擋板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.054

1 設備概述

某電廠#4鍋爐是哈爾濱鍋爐廠根據美國燃燒工程公司（CE）引進技術和設計制造，型號為HG-1125/17.5-YM33型，配哈爾濱汽輪機廠制造的N300/C280-16.7/1.5/537/537亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機，發電機由哈爾濱電機廠制造的330MW氫冷汽輪發電機。

2 低氮燃燒技術原理

低氮燃燒是將空氣分級，燃燒技術的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進行，該技術是減少煤粉燃燒區域的空氣量，提高燃燒區域的煤粉濃度，推遲一、二次風的混合時間，這樣煤粉進入爐膛時形成了一個中心富燃料，煤粉燃燒初期缺氧燃燒，降低NOx的生成。

3 鍋爐改造總體結構說明

某發電有限責任公司#4機組低氮燃燒器改造工程為EPC總承包方式。改造方案以不改動爐架柱網布置及盡量不改動爐架結構為前提，基于盡可能減少對機組現有系統、設施的影響，同時改造后不降低機組現有安全經濟指標。基本要求如下：低氮燃燒系統的改造必須基于現有的制粉系統、配風系統和送風機現狀，新增設的燃燒器系統阻力以不高于現有系統阻力為前提；低氮燃燒系統新增控制系統納入到各機組現有的DCS系統，新增控制系統、設備以及DCS之間信號電纜；燃燒器的設計與布置應不改變原水冷壁及風箱開口尺寸，不改變現有的主、再熱汽溫調節模式；應采取措施保證水冷壁面氣氛的安全范圍內，防止水冷壁結渣、磨損及高溫煙氣腐蝕；改造燃燒器內點火套筒，保留現有的鍋爐油槍、火檢，鍋爐油槍等系統的整體控制調節方式、運行模式保持不變；改造后不應降低機組現有安全經濟指標。

4 改造施工范圍

（1）機務部分。從一次風管到燃燒器的最后一個彎頭出口法蘭為界，法蘭后燃燒器本體及一次風噴嘴、噴管全部更換安裝；更換二次風噴嘴4套，新增4套二次風門及配套氣動執行機構；更換新分離燃盡風燃燒器及水冷套。新增4套燃盡風上下擺動執行機構。安裝SOFA風道、風箱、二次風門及其支吊架等附件；A層微油點火系統利舊，火檢和油槍利舊，乙方負責上述設備的拆除、回裝、調試工作。

（2）熱控部分。新增2套風量測量裝置、4套SOFA風二次風門執行機構及4套燃盡風噴嘴上下擺動執行機構。乙方負責所有控制信號包括執行機構、新增測點、風量電纜供貨，并接入電廠DCS系統，負責提供DCS卡件、提供控制邏輯，由甲方負責組態工作。主燃燒器氣動執行機構利舊。

（3）電氣部分。隨著新增SOFA燃燒器標高由原來的32928抬高至35045，原附近的電纜橋架需重新布置，乙方負責改造區域內的電纜的移位安裝、調試工作。

（4）壓縮空氣系統接口。氣動執行機構氣源就近取自儀用壓縮空氣。

（5）特殊項目。乙方負責一次風調平、空氣動力廠試驗及熱態調試，性能試驗由甲方委托第三方負責。

5 低氮燃燒器改造

5.1 鍋爐原總體結構簡介

鍋爐采用中速磨的直吹式制粉系統、冷一次風機、正壓直吹、負壓爐膛、平衡通風制粉燃燒系統。在煤粉噴嘴設計中，采用了百葉窗水平濃淡燃燒技術，使濃煤粉流向向火側， 淡煤粉流向背火側。爐膛及后煙井四周設有繞帶式剛性梁，以承受正、負兩個方向的壓力。

5.2 水冷壁

原爐膛水冷壁除冷灰斗部分和上部水冷壁為光管外，其余區域均為多頭內螺紋管。管子間距 76.2mm。鰭片采用扁鋼 6X12.7，材料為 Q235-A。水冷壁切角尺寸為 1080.4、1180.4，共 22 根管子。

5.3 剛性梁

本次改造所涉及的剛性梁，主要是由更改AGP燃燒器（又名 SOFA）引起的3層剛性梁受影響調整：原鍋爐的水平剛性梁在標高 35700mm，其在水冷壁四角的連接由原常規的角部連接改為與燃燒器連接；原鍋爐的水平剛性梁在標高 32251mm，其在水冷壁四角的連接與由燃燒器連接改為原常規的角部連接；增加標高 34390的局部剛性梁，增強與的燃燒器連接。

由于剛性梁標高不調整，因此在水平剛性梁之間的平衡桿也不要做相應的調整和更換。

5.4 燃燒設備

主燃燒器的設計與布置不改變原水冷壁及風箱開口尺寸，不改變現有的主、再熱汽溫調節模式；原主燃燒器水冷套利舊，新分離燃盡風燃燒器水冷套更換。20只噴嘴及燃燒器本體部分全部更換，A 層燃燒器內保留原微油系統。

5.5 風道

根據燃燒改造方案，需要從每根熱二次風道頂部各抽出 1 路垂直風道，分別進入左右側燃盡風燃燒器即 AGP燃燒器。垂直的熱風道內壁尺寸為 1067X2700mm，熱風道墻板由 4mm鋼板制成，加強筋采用槽鋼。垂直熱風道自熱二次風到頂部改造。

5.6 電氣和控制

所有控制、信號、動力電纜均應為阻燃電纜，控制、信號電纜均應為屏蔽電纜（其中進入 DCS 的模擬量信號電纜應為阻燃型計算機專用屏蔽電纜），動力電纜采用鎧裝阻燃電纜。

6 結語

某發電有限責任公司4號機組低氮燃燒器改造后于2016年12月04日19時點火，12月05日14時機組并網發電，12月08日9時帶至滿負荷，機組啟動一次成功。試運過程中，各項參數均滿足環保排放指標，鍋爐出口/脫硝入口NOx排放值240 mg/Nm3，主、再熱蒸汽出口溫度540℃，均滿足設計要求，達到合同規定值。

參考文獻：

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