細(xì)化燃燒調(diào)整，消除低氮燃燒器改造后負(fù)面影響

◎郭榮順

細(xì)化燃燒調(diào)整，消除低氮燃燒器改造后負(fù)面影響

◎郭榮順

大唐寶雞熱電廠造為低氮燃燒器后，爐膛NOx排放濃度大大降低，但也出現(xiàn)了低負(fù)荷期間，主、再熱汽溫與設(shè)計(jì)值偏差較大，后屏過(guò)熱器13點(diǎn)金屬壁溫偏高，鍋爐再熱器出口溫度偏差較的問(wèn)題，通過(guò)控制磨煤機(jī)的運(yùn)行方式、調(diào)整SOFA開(kāi)度、二次風(fēng)配比，控制爐膛風(fēng)箱差壓、氧量措施，解決了低負(fù)荷主再熱器偏低的問(wèn)題。

大唐寶雞熱電廠電廠一號(hào)爐為上海鍋爐有限公司生產(chǎn)的330MW亞臨界自然循環(huán)鍋爐、單爐膛、一次中間再熱、燃燒器擺動(dòng)調(diào)溫、平衡通風(fēng)、四角切向燃燒、固態(tài)出渣、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。鍋爐燃用煙煤。鍋爐的制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置五臺(tái)中速磨煤機(jī),改造為湖南大唐節(jié)能科技有限公司制造的采用水平布置、對(duì)置丘體高濃縮比新型低氮燃燒器（濃粉處于迎和面、淡粉處于背火面），其風(fēng)量比率重新配置，降低主燃燒區(qū)域的二次風(fēng)量，占總風(fēng)量的70～80%；提高了燃燼區(qū)域二次風(fēng)量，占總風(fēng)量的20～30%，AA、AB、BC、CD、DE層二次風(fēng)與一次風(fēng)燃燒器正切，EE層二次風(fēng)、分級(jí)風(fēng)OFA反切10度（消旋），AA層風(fēng)口更小，燃盡風(fēng)SOFA燃盡風(fēng)正切每增加垂直擺動(dòng)汽缸，可遠(yuǎn)方操作。

低氮燃燒器改造后效果分析

低氮燃燒是通過(guò)控制燃煤在爐膛內(nèi)部的燃燒方式及燃燒條件，使NOx的生成濃度降低，通過(guò)分級(jí)配風(fēng)、燃料濃淡分離等手段，降低了NOx的生成率，達(dá)到降低NOx濃度的目的。大唐寶雞熱電廠早期燃燒器使省煤器出口燃汽中NOx濃度最高可達(dá)到720mg/Nm3左右，改造為湖南大唐節(jié)能科技有限公司制造的采用水平布置、對(duì)置丘體高濃縮比新型低氮燃燒器后NOx降低到160～260mg/Nm3水平，實(shí)現(xiàn)了降低爐膛出口NOx的目的,經(jīng)過(guò)SCR脫硝系統(tǒng)，NOx的總排口濃度小于40mg/Nm3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足國(guó)家大汽污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，燃燒器改造前后NOx對(duì)比表見(jiàn)表一。

低氮燃燒器改造后存在的問(wèn)題

低負(fù)荷再熱汽溫較設(shè)計(jì)偏低。低氮燃燒器改造后，低負(fù)荷下再熱汽溫達(dá)不到額定值。運(yùn)行中再熱汽溫通過(guò)燃燒器擺角和減溫水調(diào)節(jié)，負(fù)荷變化、磨煤機(jī)運(yùn)行方式、氧量變化有一定的影響。再熱汽溫的調(diào)節(jié)主要由燃燒器擺角的擺動(dòng)調(diào)節(jié)，因此燃燒器低氮改造后再熱汽溫的調(diào)節(jié)會(huì)隨受到到影響，燃燒器低氮改造后，火焰中心區(qū)變長(zhǎng)，火焰中心上升，燃燒器的擺角對(duì)火焰中心區(qū)的影響不在是很大，燃燒器擺角對(duì)再熱汽溫的影響隨之減小，但對(duì)主汽溫度及減溫水量影響很大，試驗(yàn)中隨著燃燒器擺角的上擺主蒸汽減溫水量明顯增加，再熱汽溫變化不大，反之，隨著擺角下擺，主蒸汽減溫水量明顯減少，同時(shí)再熱器蒸汽溫度降低不多，調(diào)整再熱汽溫需要大幅度調(diào)節(jié)燃燒器擺角，對(duì)主蒸汽溫度產(chǎn)生一定影響，燃燒器低氮改造后，低負(fù)荷再熱汽溫較設(shè)計(jì)值偏低，175MW時(shí)，再熱汽溫一般小于525℃，低于設(shè)計(jì)值15～20℃，降低了整臺(tái)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

低負(fù)荷主蒸汽溫度較設(shè)計(jì)偏低，后屏過(guò)熱器金屬壁溫高。改造后由于低氮燃燒器改變了鍋爐燃燒的工況，鍋爐個(gè)受熱面，過(guò)熱器、再熱器輻射、半輻射、過(guò)熱吸熱量比例發(fā)生了變化，受燃燒器燃燒器四角切圓的影響和爐膛煙汽殘余旋轉(zhuǎn)的影響，特別是在低負(fù)荷階段，為了達(dá)到降低爐膛出口煙汽NOx含量，SOFA開(kāi)度較大，燃燒推遲、火焰中心上移較多，下排風(fēng)開(kāi)度較小，煙溫偏斜后屏過(guò)熱器壁溫高存在超溫的風(fēng)險(xiǎn)。因此擺角的擺動(dòng)受到影響，一般不能低于30%，否則，后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度有超溫的危險(xiǎn)，過(guò)熱器一級(jí)減溫水調(diào)門(mén)設(shè)定不能太高，設(shè)定過(guò)高容易超溫，二級(jí)減溫水切手動(dòng)全關(guān)，主蒸汽溫度在535℃左右，達(dá)不到額定參數(shù)，且一級(jí)減溫水量大增，降低了整臺(tái)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

表1 燃燒器改造前后NOx對(duì)比表

表2 大唐寶雞熱電廠主再熱參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范

鍋爐再熱器出口溫度偏差大。受燃燒器四角切圓的影響和爐膛煙汽殘余旋轉(zhuǎn)的影響，特別是在低負(fù)荷階段，下部二次風(fēng)開(kāi)度較小，爐膛煙汽殘余旋轉(zhuǎn)的影響明顯增強(qiáng)，鍋爐兩側(cè)煙汽偏差增大，燃燒器改造后風(fēng)量配比發(fā)生了變換，下部二次風(fēng)比以前更小，固態(tài)出渣爐底漏風(fēng)較大，且A側(cè)漏風(fēng)明顯比B側(cè)漏風(fēng)大，因此爐膛漏風(fēng)進(jìn)一步加劇了鍋爐兩側(cè)煙汽偏差，造成鍋爐左右側(cè)出口再熱器溫偏差較大，一般在8～12℃，再熱汽溫達(dá)不到額定值，降低了整臺(tái)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

試驗(yàn)分析研究的必要性

低負(fù)荷占全年三分之一時(shí)間。大唐寶雞熱電廠裝機(jī)容量2×330MW機(jī)組，以目前電力行業(yè)的形式及發(fā)展趨勢(shì)，我廠也只有在供熱期間，因供暖需求，才有大負(fù)荷的情況，在供熱以外的8個(gè)月時(shí)間，以目前陜西省電廠裝機(jī)容量遠(yuǎn)超過(guò)用戶(hù)需求的一半，以及降雨天汽，水電大發(fā)的情況下，我廠的機(jī)組的單機(jī)負(fù)荷只有50%左右，全廠低負(fù)荷運(yùn)行期占全年三分之一還要多。

對(duì)供電煤耗的影響。大唐寶雞熱電廠2×330MW機(jī)組采用的是上海鍋爐有限公司生產(chǎn)的1065t/h亞臨界自然循環(huán)鍋爐，主燃料設(shè)計(jì)為燃煤，作為燃煤鍋爐，煤炭市場(chǎng)的變化嚴(yán)重影響著企業(yè)的發(fā)展效益，而近年來(lái)，煤炭市場(chǎng)又有復(fù)蘇的趨勢(shì)，因此，節(jié)能降耗已經(jīng)迫在眉睫，對(duì)于燃煤機(jī)組，過(guò)熱汽溫每提高1℃，供電煤耗下降0.091g/kwh，再熱汽溫每提高1℃，供電煤耗下降0.08g/kwh，因此降低供電煤耗成為重中之重。

提高主再熱汽溫的試驗(yàn)分析研究

為了改善低負(fù)荷下主再熱汽溫偏低的問(wèn)題，對(duì)磨煤機(jī)的運(yùn)行方式、氧量、二次風(fēng)和SOFA風(fēng)配比對(duì)主再熱汽溫額調(diào)節(jié)作用進(jìn)行了分析研究，共進(jìn)行了三次試驗(yàn)，聯(lián)合磨煤機(jī)的運(yùn)行方式、氧量、二次風(fēng)和SOFA風(fēng)配比，找到最佳的運(yùn)行參數(shù)。

試驗(yàn)一：負(fù)荷175MW，保持A、B、C磨運(yùn)行，調(diào)節(jié)AA、層、AB層二次風(fēng)、SOFA風(fēng)門(mén)開(kāi)度，提高爐膛風(fēng)箱差壓和氧量，通過(guò)調(diào)整，煤粉在經(jīng)過(guò)還原區(qū)后能及時(shí)與二次風(fēng)混合，強(qiáng)化燃燒，降低后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度，提高再熱汽溫。AA、層、AB層二次風(fēng)、SOFA開(kāi)度對(duì)主再熱汽溫的影響，由試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)大AA、層、AB層二次風(fēng)、提高爐膛差壓后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度明顯降低，一級(jí)減溫水設(shè)定提高，主蒸汽溫度達(dá)到額定值，鍋爐左右側(cè)再熱汽溫明顯偏小，當(dāng)SOFA1風(fēng)量太大，再熱器溫較為明顯降低，表明下部SOFA風(fēng)由于與煤粉汽流溫度存在較大的溫差，會(huì)對(duì)還原區(qū)煤粉燃燒起到冷卻作用，不利于提高再熱汽溫。

試驗(yàn)二：負(fù)荷175MW，因A、B、C運(yùn)行，再熱汽溫離額定參數(shù)差10℃左右，后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度下降至安全線以下，因AA層二次風(fēng)口更小，二次風(fēng)強(qiáng)度大，能更有效防止?fàn)t膛漏風(fēng)的影響，我們保留A磨運(yùn)行，為了提高火焰中心，將B磨切換為D磨運(yùn)行，保持A、C、D磨運(yùn)行，氧量和SOFA變化對(duì)再熱汽溫的影響見(jiàn)表2，試驗(yàn)中，先降低氧量，關(guān)小二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度，開(kāi)大SOFA2開(kāi)度，維持風(fēng)箱差壓不變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)再熱汽溫影響變化不大，后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度上升較大。原因是低負(fù)荷適當(dāng)提高氧量，當(dāng)過(guò)量空汽通過(guò)SOFA風(fēng)門(mén)噴入爐內(nèi)，遠(yuǎn)大于燃盡階段燃料燃燼所需要的風(fēng)量，超出部分成為爐內(nèi)的冷卻風(fēng)，使?fàn)t膛出口煙汽溫度降低，不利于提高再熱汽溫，且燃燒器燃燒器四角切圓的影響和爐膛煙汽殘余旋轉(zhuǎn)的影響增大，13點(diǎn)溫度上升較大，燃燒器擺角較高，一級(jí)減溫水設(shè)定較低，主蒸汽溫度調(diào)整受到影響，不利于主蒸汽溫度的提高。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行氧量由目前的4.2%降至3.7%為宜，適當(dāng)提高爐膛風(fēng)箱差壓，強(qiáng)化煤粉燃燒，有利于降低后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度降低，提高主再熱汽溫，提高風(fēng)箱差壓，關(guān)小下層SOFA風(fēng)，減少在還原脫氮區(qū)的燃燒時(shí)間，在燃燼區(qū)增大SOFA風(fēng)量，保證煤粉充分燃燼，使火焰中心上移，能夠很好的降低后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度，提高主再熱汽溫。

試驗(yàn)三：負(fù)荷175MW，維持氧量不變，研究不同磨煤機(jī)組合時(shí)SOFA變化對(duì)主再熱汽溫的影響，維持C、D磨運(yùn)行，試驗(yàn)A、B、E磨運(yùn)行配合C、D磨運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，下3臺(tái)和上3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行不如中間兩臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)主再熱汽溫的影響大，其中已ACD磨運(yùn)行較佳，原因是A磨運(yùn)行，有助于強(qiáng)化煤粉燃燒，降低后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度，提高主汽溫度，再熱汽溫不受影響，上3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行增加煤粉推遲燃燒的影響，后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度較高，不利于主蒸汽溫度的調(diào)整，且不利于爐膛NOx的生成、排煙溫度、及飛灰中的含碳量的控制，中間磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，控制SOFA風(fēng)的開(kāi)度，由下及上逐漸增加SOFA的開(kāi)度，保持較高的爐膛差壓，能夠很好的降低后屏過(guò)熱器13點(diǎn)壁溫，提高主再熱汽溫。

表3 實(shí)驗(yàn)一 2016.03月27

表4 試驗(yàn)二 2016.04.08

表5 試驗(yàn)三 2016.04.20

湖南大唐節(jié)能科技有限公司制造的采用水平布置、對(duì)置丘體高濃縮比隱形低氮燃燒器，爐膛NOx排放濃度大大降低，但也出現(xiàn)了低負(fù)荷主、再熱汽溫達(dá)不到額定值，后屏過(guò)熱器13點(diǎn)金屬壁溫高，鍋爐再熱器出口溫度偏差大的問(wèn)題，通過(guò)控制磨煤機(jī)的運(yùn)行方式、調(diào)整SOFA開(kāi)度、二次風(fēng)配比，控制爐膛風(fēng)箱差壓、氧量措施，控制AA、AB層風(fēng)的開(kāi)度，SOFA開(kāi)度由下及上，逐漸增加，維持一定的爐膛差壓，氧量由4.2降至3.7，通過(guò)調(diào)整燃燒器擺角的方法，解決了后屏過(guò)熱器13點(diǎn)溫度高的問(wèn)題，提高了主蒸汽溫度，降低了鍋爐兩側(cè)煙溫偏差，提高了再熱汽溫。基本解決低負(fù)荷主再熱汽溫低問(wèn)題，主再汽溫提高10～15℃，機(jī)組的供電煤耗約降低1.495g/kwh，全年低負(fù)荷發(fā)電量按10.15億千瓦時(shí)計(jì)算，全年節(jié)約標(biāo)煤量1518噸。

表6 試驗(yàn)前后對(duì)比表

（作者單位：大唐寶雞熱電廠）