協鑫太倉港電廠低氮及微油改造概述

太倉港協鑫發電有限公司 陳春雷

0 引言

太倉港協鑫發電有限公司始建于2002年，目前全廠共運營機組4臺，分別為330MW×2和320MW×2機組。2011年，為配合公司4臺300MW級機組脫硝改造，執行低氮燃燒器和微油點火改造，旨在降低爐膛出口氮氧化合物含量和降低啟機過程中的燃油用量，起到節能環保的作用。

1 改造項目及范圍

1.1 主燃燒器區一二次風組件（二次風噴口、一次風噴口、一次風噴嘴體、一次風入口彎頭）

①更換全部一二次風噴嘴體、BCDE層一次風噴口彎頭，A層彎頭內側背弧貼補陶瓷；

②新增貼壁風噴嘴，防止四角燃燒器周圍結焦；

更換一次風噴口16件，二次風噴口32件，貼壁風噴口24件，一次風噴嘴體16套，一次風彎頭16件。

1.2 新增高位燃盡風系統（燃盡風管道、膨脹節、燃盡風風箱、擋板風箱、燃盡風噴嘴、執行機構及附件等）

圖1 燃盡風組件

單臺凈重約7噸，靠水冷壁管排支撐重量，無新增吊架。每臺燃燒器水冷壁管排在安裝前均做通球試驗，通球要求使用木球（堵塞后方便烘烤清除），球徑為管道內徑的60%。通球合格率100%，通球后必須清點木球數量。

為便于安裝和對口，每臺燃燒器水冷套左右各多割除一根。各臺爐焊口如下：6號爐（2+20）×4×2=176個；5號 爐（2+20）×4×2+10=186個；4號爐（18×2+20×2+8）×2=168個；3號爐（18×2+20×2+8）×2=168個。其中5號爐對口錯位，重新配管10根，增加焊口10道。

1.3 水冷壁（燃盡風區域四角水冷壁管排割除和焊接）

圖2 燃盡風噴嘴及水冷壁管排

水冷壁管排規格為Ф45×5.4 20G內螺紋無縫鋼管，管排對口焊接采用雙氬弧焊，焊口100%進行X射線檢測。不合格焊口采取挖補處理，要求檢測合格率100%。鰭片焊接采用雙面滿焊，鰭片規格為12×520G。

1.4 附屬系統（支吊架、樓梯平臺、檢修起吊設施、防腐、保溫設計等）

改造共涉及兩層4道平臺通道移位，上層平臺外翻至鍋爐支撐外側，5、6號爐取消下層內側平臺（有外側平臺），3、4號爐下層平臺外翻（無外側平臺）。低氮改造，水冷壁爐墻位置采用3層50mm保溫棉+彩鋼瓦，風箱部位采用4層50mm保溫棉+彩鋼瓦。微油點火油管道為不銹鋼管，進行黃色標刷油處理，一遍底漆，兩邊黃色面漆；暖風器和相應蒸汽熱風管道按標準進行隔熱保溫。

1.5 改造區域水冷壁管屏吹灰器和觀火孔讓管全部拉直

各臺爐拉直管數量：6號爐三層全部拉直，共取消吹灰器18臺，觀火孔12個，拉直管道60根，涉及焊口120道；3、4、5號爐各取消吹灰器18臺，觀火孔8個，拉直管道52根，涉及焊口104道。焊接工藝和四角燃燒器管排相同。

1.6 微油點火取油點為鍋爐爐前燃油系統進油母管電動調門和手動門之間，微油母管設置兩臺大過濾器；支管至四角各設置兩臺小過濾器，由軟管和微油油槍進行連接

圖3 微油點火爐外輔助設備

圖4 微油一次風噴嘴體

1.7 各臺鍋爐A磨煤機增設暖風器系統，用于冷態起磨

因現場鋼架結構需要，5、6號爐暖風器安裝于A磨煤機處6.3米層平臺上，3、4號爐暖風器懸掛于A磨煤機處6.3米層平臺下部。

2 改造原理及達到效果

2.1 低氮改造

圖5 噴嘴總貌

2.1.1 燃燒器設計的特點

①燃燒器布置在四角上，為四角切圓燃燒系統；

②采用上下濃淡左右濃淡空間組合濃淡分離技術。

2.1.2 降低NOX排放技術

通過采用雙尺度低NOX切向燃燒系統來滿足NOX排放小于200mg/Nm3（公司實際達到170 mg/Nm3）（O2=6%）的指標，主要采用以下技術措施：

①緊湊燃盡風（CCOFA），燃燒器最頂上兩層就定義為CCOFA層；

②水平擺動的分離燃盡風（SOFA），本次改造增加四層與主燃燒器分離的二次風噴嘴，其中一層備用，調整靈活性增加；

③采用貼壁風分級燃燒技術；

④一次風采用空間濃淡組合技術；

⑤采用實現精確配風的分區優化調試方案。

2.1.3 四角的主燃燒器噴嘴擁有各自的擺動連桿。通過搖臂裝置和主連桿由擺動氣缸裝置驅動上、下擺動各20°，二次風噴嘴可上、下擺動各30°，頂部手動二次風噴嘴可上擺動30°、下擺動5°。在鍋爐運行中，通過燃燒器擺動可以調節再熱器溫度。燃燒器噴嘴擺動的控制接入DCS系統，方便監視和操作。

同時，在主風箱上部布置SOFA風箱，包括4層分離燃盡風（SOFA）噴嘴。每組SOFA噴嘴通過執行器的驅動可實現整體上下30°的擺動，控制煤粉在爐膛合適高度位置完全燃燒，而降低NOX排放。同時可通過另一個手動調節機構分別實現水平方向10°的調節（左右擺動）。這種左右擺動調節是手動的機械調節，可以在燃燒器組件外部進行二無需停機或停燃燒器層。采用可水平擺動的SOFA涉及，能有效調整燃盡風和煙氣的混合過程，降低飛灰含碳量和一氧化碳（CO）含量，并能降低爐膛出口煙溫偏差。

圖6 微油點火燃燒器結構示意圖

2.2 微油點火

2.2.1 微油點火系統整個改造由微油煤粉燃燒器、送粉系統、高能氣化油槍、燃油系統、風系統、一次風加熱暖風器系統、氣膜冷卻風系統、控制系統等系統組成。

2.2.2 微油點火燃燒器工作原理

微油氣化油槍與高強度油燃燒室配合，燃燒后形成溫度很高的油火焰。高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級燃燒區，當濃相煤粉通過氣化燃燒高溫火焰時，煤粉溫度急劇升高、破裂粉碎，釋放出大量的揮發份，并迅速著火燃燒；已著火燃燒的濃相煤粉在二次室內與稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉，實現了煤粉的分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達到點火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量。滿足了鍋爐啟、停及低負荷穩燃的需求。

氣膜冷卻二次風主要用于保護噴口安全，防止結焦燒損及補充后期燃燒所需氧量。

新增暖風器熱源取自輔汽聯箱（5、6號爐取自鍋用小輔汽聯箱，3、4號爐取自輔汽至爐用輔汽聯箱母管），一次風取自一次風機出口冷風母管，加熱后供A磨啟動，待空預器出口一次風溫度達到可增加給煤機出力要求溫度后再逐步增加給煤量，提高爐膛溫度，并可逐漸關閉暖風器蒸汽閥。經試驗，微油點火系統可減少冷態起機燃油用量90%，降低冷態起機總費用50%以上。

圖7 暖風系統結構示意圖

3 改造小結

經過長達一年，累計4臺鍋爐的改造項目總負責的學習和研究，筆者從鍋爐四管、燃燒器原理、制粉系統、燃油系統等多方面得到了鞏固，進一步掌握了安全、質量和進度控制的關鍵要素。本輪改造為公司環保節能做了很好的鋪墊和引導，為公司下一步超低排放改造工作奠定了扎實的基礎。