合二厂低氮燃烧器改造及效果分析

2014-12-01孙国春

安徽电气工程职业技术学院学报 2014年3期

关键词：喷口飞灰磨煤机

孙国春

(合肥第二发电厂，安徽合肥 231607)

0 前言

1 机组和锅炉设备概况

1.1 锅炉概述

合二厂一期工程共有两台(2×350MW)机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的亚临界一次中间再热，直吹式四角切向燃烧，摆动火嘴调温，平衡通风，固态排渣，全钢悬吊结构，Π型露天布置，自然循环汽包炉。设计煤种和校核均为淮南新集煤矿煤，燃油采用0号轻柴油。［1］

表1 锅炉的主要设计参数

℃ 314 311 270 296 276 25310 预热器二次风出口温度 ℃ 323 318 278 302 279 25411 炉膛过量空气系数 / 1.20 1.20 1.20 1.37 1.327 1.3212 预热器出口烟气量 t/h 1535.5 1425.5 1461.2 1164.8 855.5 645.913 磨煤机投运台数台 3 3 314 炉膛下炉膛出口烟温 ℃ 1340 1346 1308 1266 1204 111115 锅炉排烟温度 ℃ 132.2 129 114 120 113 10816 计算锅炉效率 (低位热值) % 93.41 93.52 94.39 92.84 93.36 93.3217 计算锅炉效率 (高位热值) % 88.26 88.36 89.19 87.72 88.21 88.1718 炉燃煤量(设计煤) t/h 158.2 146.0 149.3 105.2 77.6 55.319 燃烧器投运层数9 预热器一次风出口温度/ 6 6 6 4 3 2

1.2 燃烧系统

锅炉采用正压直吹式制粉系统，配3台SVEDALA3.81×5.49型双进双出钢球磨煤机，布置在炉前，BMCR工况需投运3台磨煤机，无备用磨煤机。

燃烧器四角布置，切向燃烧，磨煤机每台分离器出口均有4根煤粉管接至一层煤粉四角喷嘴，每角燃烧器风箱内设有三层启动及助燃油枪。

锅炉设计煤种和校核煤种均为淮南烟煤。锅炉采用二级点火方式，由高能电火花点燃轻油，然后轻油点燃煤粉。

2 燃烧器改造的具体说明

本次燃烧系统改造是依托目前燃烧系统为基础进行的改造，改造范围主要包括主燃烧器部分和燃尽风部分。

2.1 主燃烧器部分

原锅炉A层四角火嘴和微油系统不动，将原B－F层四角水平浓淡燃烧器及组件整体抽出，换用上下浓淡组合方式新型低氮燃烧器，内嵌防磨陶瓷片，同时二次风喷口面积也相应调整。

表1显示，受试样本群体中男性141人，女性203人，男女比例大概为1∶1。年龄方面，以青年人为主，35岁以下的有298人，占总样本的86.63%。受教育程度方面，本科及硕士以上学历共286人，样本比例分别是62.79%和20.35%。职业方面，学生人数168，占48.84%，其次是国企及事业单位人数72，占20.93%。年轻化、高学历是本次研究样本群体所具备的特征，由于年轻人和高学历者对新事物的接受程度快，是目前无现金支付的主要使用者，这样的样本分布是合理的也是具有代表性的。

2.2 燃烬风

在主燃烧器上部装有四层可摆动燃烬风(SOFA-A，B，C，D)。高位燃尽风量在20%左右，燃烬风喷口设计为可上下左右摆动喷口。

2.3 改造的特点

根据电厂的改造煤质，本次燃烧器改造整体设计思路为保持锅炉较高的燃烧效率情况下，防止结渣，NOx得到较大幅度地削减。故需对原燃烧器进行较大幅度改造，在主燃烧器上方增加高位燃尽风，高位燃尽风量在20%左右，距上一次风保持较大的距离，燃尽风喷口设计为可上下左右摆动喷口;更换现有主燃烧器部分组件(一次风组件、二次风喷口)，一次风喷口采用上下浓淡组合方式，二次风喷口面积也相应调整。一、二次风率及风速仍与原燃烧器设计参数相近［2］。

3 性能要求

3.1 NOx排放

A.在BMCR工况下，3台磨煤机运行，NOx排放浓度不超过300mg/Nm3(6%O2);

B.在低负荷不投油工况下，3台磨煤机运行，NOx排放浓度不超过300mg/Nm3(6%O2);

C.在低负荷不投油工况下，2台磨煤机运行，NOx排放浓度不超过300mg/Nm3(6%O2)。

3.2 锅炉效率

燃用设计煤质时，锅炉在额定负荷下运行，锅炉效率不低于改造前的保证效率92.70%。

3.3 飞灰、大渣可燃物

燃用设计煤质时，锅炉在额定负荷下运行，飞灰可燃物含量在1%以下，大渣含碳量在4%以下。

3.4 省煤器出口CO排放浓度

燃用设计煤质时，锅炉在额定负荷下运行，省煤器出口CO排放浓度不大于100μL/L。

4 改造后的效果分析

4.1 试验数据

2013年10月，合二厂委托西安热工研究院有限公司对所改造的低氮燃烧器进行了数据收集。实验数据如下［3］:

4.1.1 NOx排放浓度

在350MW和190MW两个负荷点下对省煤器出口的NOx排放浓度进行了测量。试验结果如表2所示。

表2 各个负荷下的NOx排放浓度数据汇总

4.1.2 锅炉热效率

锅炉热效率计算遵循ASME PTC4.1《锅炉性能试验规程》计算方法，并依据该规程对空预器进口风温偏差和煤质偏差进行修正。计算结果如表3所示。

表3 锅炉热效率数据汇总

4.1.3 灰、渣样化验结果

试验灰、渣样化验TPRI数据如表4所示。

表4 灰渣样TPRI化验结果

4.2 效果分析

4.2.1 NOx排放

从表2可以看出，燃烧器改造后，350MW和190MW两个负荷点下NOx排放浓度分别为287mg/m3和273mg/m3，低于性能要求值300mg/m3。

4.2.2 锅炉效率

从表3的数据可以看出，燃烧器改造后，350MW和190MW两个负荷点下的锅炉实际热效率为92.90%和93.09%，经过排烟温度和煤质修正后的锅炉热效率为92.83%和93.05%，大于性能要求值92.7%。

4.2.3 飞灰、大渣可燃物

从表4中可以看出350MW和190MW两个负荷点下飞灰可燃物含量分别为1.16%和0.29%;炉渣可燃物含量分别为5.18%和2.47%，不满足“锅炉在额定负荷下运行，飞灰可燃物含量在1%以下、大渣含碳量在4%以下”性能要求。

4.2.4 省煤器出口CO排放浓度

从表2可以看出，350MW和190MW两个负荷点下烟气中CO含量平均值分别为6μL/L和7μL/L，CO排放浓度不大于100μL/L。

4.3 改造后存在的问题及措施

4.3.1 存在问题

a.飞灰、大渣含碳量偏高;b.汽温波动大。

4.3.2 措施

由于在主燃烧器上部装有四层可摆动燃烬风(SOFA-A，B，C，D)，在主燃烧区的燃烧相对减弱，不完全燃烧相对增大，所以飞灰、大渣的含碳量相对增大。同时燃烬风的辅助风的开度大小直接影响主燃烧区的配风，即对汽温产生重大影响。后合二厂经过多次试验，对主燃烧区及燃烬风挡板的配风进行重新调整，同时对磨煤机的风煤比进行了必要的调整(主要是调整煤粉浓度)，飞灰、大渣含碳量逐步满足了改造要求，汽温的波动也日趋合理。燃烬风挡板调整为:180MW～190MW 负荷，SOFA-A开100%，SOFA-B开40% ～80%，190MW ～220MW 负荷 SOFA-A开 100%，SOFA-B开100%，220MW～240MW负荷，SOFA-C从0%开到100%。#2磨煤机启动投E层粉时，SOFA-D从0%开到50%，切双投F层粉时，SOFA-D从50%开到100%。#2磨煤机停运切单(F层停运)时，SOFA-D从100%关到50%，#2磨单端停运时，SOFA-D从50%关到0%。为配合燃尽风挡板控制优化，对以下主燃区辅助风挡板控制进行了相应修改，见表5。