APP下载

300MW锅炉水平浓淡燃烧技术改造分析

2014-11-12

中国新技术新产品 2014年20期
关键词:热器结焦水冷壁

(华电国际莱城发电厂,山东 莱芜 271100)

300MW锅炉水平浓淡燃烧技术改造分析

刘元斐

(华电国际莱城发电厂,山东 莱芜 271100)

本文阐述了燃煤锅炉多空气分级低NOx燃烧技术改造项目和特点,提出了对燃烧器浓淡燃烧改造、一次风管道、二次风系统和空预器系统等系统进行具体的低氮改造措施。分析了300MW燃煤锅炉低氮改造后的热经济性和安全性。经试验验证,锅炉低氮改造后,排放浓度标准降到了240 mg/ m3。

再热器;空气分级燃烧;SOFA风;氮氧化物

引言

《火电厂大气污染物排放标准》从2012年开始实施,其中,从2012年1月1日开始,所有新建火电机组NOx排放浓度标准要求达到100mg/m3。

莱城发电厂装机容量为4×300MW国产燃煤发电机组。均为亚临界控制循环蒸汽发电机组。锅炉燃烧采用CE技术四角切圆方式,燃烧器6层布置,每层4个燃烧喷口,3台制粉系统。采用单炉膛平衡通风方式;过热器为两级喷水调温,再热器采用紧急事故喷水方式调温;采用3台双进双出磨煤机,单台磨煤机每侧可独立运行;机组有两台一次风机,空预器后的管道压力通过调节一次风机导叶进行;机组有两台送风机将预热空气送进炉膛,送风命令信号来自风/煤交叉控制,送风机主控通过调节风机导叶设定来满足风量要求。机械雾化小油枪点火及稳燃燃烧器共计四台,安装在A2层煤粉燃烧器位置,每角一台。

1 机组存在问题

1.1 莱城电厂#3锅炉负荷波动大时,锅炉再热器管壁超温频繁,但再热器温达不到额定值541℃。

1.2 出现水冷壁高温腐蚀和结焦情况,严重时停炉检修。

1.3 为响应国家环保政策,莱城发电厂对#3锅炉进行了低氮燃烧改造,以实现氮氧化物排放浓度降低的目标。进一步提高锅炉运行的安全性和的经济性,同时降低了污染物排放水平。

2 锅炉改造

2.1 保留主燃烧器的管路﹑壳体不动,制粉系统不变,锅炉构造不变。

2.2 在主燃烧器上方增加两层SOFA燃烧器,即低位SOFA和高位SOFA。由锅炉两侧大风道引热风到四角SOFA燃烧器,SOFA风向采用逆时针。

2.3 对A2层微油点火燃烧器进行改造,并将其余5层共20只一次风上下垂直浓淡(WR燃烧器)全部更换为弯头式水平浓淡装置,且一次风喷口﹑喷嘴体均重新进行优化设计,采用顺时针切圆,主燃烧器各层二次风标高及数量均不变(共11层)。

2.4 所有主燃烧器区域的二次风喷嘴全部重新优化设计更换。主燃烧器的一﹑二次风喷嘴仍分别维持原来可上下摆动20°和30°的功能。主燃烧器中布置2层水平偏置辅助二次风,并将2层油风室对应的辅助二次风喷口中的部分风设计为水平偏置(贴壁)辅助二次风(CFS)。

2.5 空预器吹灰器新增两只,加强尾部烟道的吹灰,有效预防了尾部烟道再燃烧。

3 改造内容

3.1 一次风室采用了水平浓淡燃烧器,并配有周界风,百叶窗型煤粉浓缩器根据煤粉气流在叶片间隙转弯时发生浓淡分离,在燃烧器出口处形成浓度有差异的两股水平气流。气流的切圆方向为浓煤粉,水冷壁侧为淡煤粉。

3.2 周界风加强了煤粉的前期着火和防止结焦,也起到了冷却停运的一次风口的作用。

3.3 偏置周界风可确保燃烧后的气流不贴壁,增加燃烧器水冷壁壁面附近的氧化性气氛,避免水冷壁发生高温腐蚀及结焦现象。

3.4 SOFA风量占总风量的30%左右,将SOFA与主燃烧器拉开一定的距离, 形成下部主燃烧器高温区域缺氧燃烧控制NOx生成,上部燃尽区域富氧燃烧控制飞灰含碳量的燃烧格局,大幅降低NOx排放。

4 改造后燃烧调整

4.1 低负荷尽量不开或少开SOFA风门,随负荷增长,逐渐开启部分SOFA风运行。

经试验验证,开大SOFA风门,能提高再热汽温,有效减小烟温偏差,降低NOx,同时会导致锅炉飞灰可燃物增加,锅炉稳燃能力下降。开大SOFA风门时,应结合机组负荷﹑汽温参数﹑锅炉稳燃情况﹑NOx 排放数值﹑飞灰可燃物等综合考虑SOFA风门开度。

4.2 由于#3炉低氮燃烧器改造后,着火距离延长,建议#3炉尽量避免A﹑C磨煤机隔层运行。不得不隔层运行时,应采取单独配煤﹑提高磨煤机出口温度等强化燃烧稳燃措施。为增加#3炉燃烧器着火稳定性,低负荷运行期间,应注意关小喷燃器周界风。

4.3 关小各层贴避风开度,可有效的提高再热蒸汽温度。为防止#3炉燃烧器区域结焦,适当开大各层贴避风开度运行,但当开大贴避风和提高再热汽温矛盾时,应以防锅炉掉焦灭火为主。

4.4 因二次风喷嘴进行了更换,二次风喷嘴的通风面积减少,二次风速增加,在负荷变化时应及时的调整二次风挡板开度,防止二次风速过快,对燃烧不利。

5 改造后的效果

5.1 改造前#3炉再热蒸汽温度达不到规程的额定值541℃,改造后再热蒸汽温度可在额定值稳定运行,提高了机组运行效率,降低了煤耗。

5.2 有效防止了水冷壁高温腐蚀和结焦,由于缩小了假想切圆,燃烧器适当拉开布置,水平浓淡燃烧器加上偏置周界风等诸多预防措施,结焦状况必将改善。

5.3 提高了燃烧效率,降低了NOx排放,有效的减小了炉膛两侧出口烟温偏差,着火稳定,火焰明亮,提高了煤粉的燃尽率。NOx排放量达到300毫克/立方米以下,通过调整SOFA风,高负荷烟温偏差能控制在50℃内,低负荷锅炉稳燃能力大为改善。

5.4 杜绝了再热器管壁频繁超温现象。#3锅炉负荷波动大时,锅炉再热器管壁超温现象不再出现,燃烧器摆动灵活,烟温﹑管壁温度调节性能加强。

结语

莱城电厂#3锅炉的成功改造,为其余3台锅炉改造提供了理论基础和实践经验,为300MW及以上等级锅炉改造及运行提供了经验。因本次机组改造还涉及汽机侧,DCS控制系统改造,使得机组满负荷达到330MW,突破了CE对单只燃烧器热功率的限制要求,并运行良好。

通过此次燃烧系统升级改造后,机组在额度负荷下,NOx的排放浓度由600 mg/ m3降到了240 mg/ m3,达到了减排的目的,取得了良好的效果。

[1]GB13223-2011,火电厂大气污染物排放标准[S].

[2]李刚,李锡孝,魏铜生,等.1025t/h锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及解决措施[J].热力发电,2012(02):53.

TK223

A

猜你喜欢

热器结焦水冷壁
减少#1炉再热器减温水使用量
火电厂锅炉再热器联络管裂纹分析及处理
超超临界循环流化床锅炉膜式水冷壁管 温度与应力分析
1000MW超超临界锅炉水冷壁开裂原因分析
水冷壁高温腐蚀研究进展
汽水分离再热器安全阀维修标定试验研究
某厂锅炉水冷壁管两次典型爆管失效案例分析及预防
超临界压力RP-3壁面结焦对流阻的影响
600MW机组配风改造降低锅炉NOx生成及结焦的原因分析
基于Regen3.3的45K斯特林制冷机分层结构回热器的优化