锅炉低氮燃烧器改造与应用

赵桃柱

摘 要：煤燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO、NO2及少量N2O等生成，统称NOx。NO能使人中枢神经麻痹并导致窒息死亡，N2O会造成哮喘和肺气肿，破坏人的心、肺、肾及造血组织的功能丧失。因此，控制火电厂锅炉的NOx排放量具有重大的社会效益。

关键词：低氮燃烧器；NOx（氮氧化物）；燃尽风；二次风挡板

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

1 设备概述

某电厂#4锅炉是哈尔滨锅炉厂根据美国燃烧工程公司（CE）引进技术和设计制造，型号为HG-1125/17.5-YM33型，配哈尔滨汽轮机厂制造的N300/C280-16.7/1.5/537/537亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、抽汽凝汽式汽轮机，发电机由哈尔滨电机厂制造的330MW氢冷汽轮发电机。

2 低氮燃烧技术原理

低氮燃烧是将空气分级，燃烧技术的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行，该技术是减少煤粉燃烧区域的空气量，提高燃烧区域的煤粉浓度，推迟一、二次风的混合时间，这样煤粉进入炉膛时形成了一个中心富燃料，煤粉燃烧初期缺氧燃烧，降低NOx的生成。

3 锅炉改造总体结构说明

某发电有限责任公司#4机组低氮燃烧器改造工程为EPC总承包方式。改造方案以不改动炉架柱网布置及尽量不改动炉架结构为前提，基于尽可能减少对机组现有系统、设施的影响，同时改造后不降低机组现有安全经济指标。基本要求如下：低氮燃烧系统的改造必须基于现有的制粉系统、配风系统和送风机现状，新增设的燃烧器系统阻力以不高于现有系统阻力为前提；低氮燃烧系统新增控制系统纳入到各机组现有的DCS系统，新增控制系统、设备以及DCS之间信号电缆；燃烧器的设计与布置应不改变原水冷壁及风箱开口尺寸，不改变现有的主、再热汽温调节模式；应采取措施保证水冷壁面气氛的安全范围内，防止水冷壁结渣、磨损及高温烟气腐蚀；改造燃烧器内点火套筒，保留现有的锅炉油枪、火检，锅炉油枪等系统的整体控制调节方式、运行模式保持不变；改造后不应降低机组现有安全经济指标。

4 改造施工范围

（1）机务部分。从一次风管到燃烧器的最后一个弯头出口法兰为界，法兰后燃烧器本体及一次风喷嘴、喷管全部更换安装；更换二次风喷嘴4套，新增4套二次风门及配套气动执行机构；更换新分离燃尽风燃烧器及水冷套。新增4套燃尽风上下摆动执行机构。安装SOFA风道、风箱、二次风门及其支吊架等附件；A层微油点火系统利旧，火检和油枪利旧，乙方负责上述设备的拆除、回装、调试工作。

（2）热控部分。新增2套风量测量装置、4套SOFA风二次风门执行机构及4套燃尽风喷嘴上下摆动执行机构。乙方负责所有控制信号包括执行机构、新增测点、风量电缆供货，并接入电厂DCS系统，负责提供DCS卡件、提供控制逻辑，由甲方负责组态工作。主燃烧器气动执行机构利旧。

（3）电气部分。随着新增SOFA燃烧器标高由原来的32928抬高至35045，原附近的电缆桥架需重新布置，乙方负责改造区域内的电缆的移位安装、调试工作。

（4）压缩空气系统接口。气动执行机构气源就近取自仪用压缩空气。

（5）特殊项目。乙方负责一次风调平、空气动力厂试验及热态调试，性能试验由甲方委托第三方负责。

5 低氮燃烧器改造

5.1 锅炉原总体结构简介

锅炉采用中速磨的直吹式制粉系统、冷一次风机、正压直吹、负压炉膛、平衡通风制粉燃烧系统。在煤粉喷嘴设计中，采用了百叶窗水平浓淡燃烧技术，使浓煤粉流向向火侧， 淡煤粉流向背火侧。炉膛及后烟井四周设有绕带式刚性梁，以承受正、负两个方向的压力。

5.2 水冷壁

原炉膛水冷壁除冷灰斗部分和上部水冷壁为光管外，其余区域均为多头内螺纹管。管子间距 76.2mm。鳍片采用扁钢 6X12.7，材料为 Q235-A。水冷壁切角尺寸为 1080.4、1180.4，共 22 根管子。

5.3 刚性梁

本次改造所涉及的刚性梁，主要是由更改AGP燃烧器（又名 SOFA）引起的3层刚性梁受影响调整：原锅炉的水平刚性梁在标高 35700mm，其在水冷壁四角的连接由原常规的角部连接改为与燃烧器连接；原锅炉的水平刚性梁在标高 32251mm，其在水冷壁四角的连接与由燃烧器连接改为原常规的角部连接；增加标高 34390的局部刚性梁，增强与的燃烧器连接。

由于刚性梁标高不调整，因此在水平刚性梁之间的平衡杆也不要做相应的调整和更换。

5.4 燃烧设备

主燃烧器的设计与布置不改变原水冷壁及风箱开口尺寸，不改变现有的主、再热汽温调节模式；原主燃烧器水冷套利旧，新分离燃尽风燃烧器水冷套更换。20只喷嘴及燃烧器本体部分全部更换，A 层燃烧器内保留原微油系统。

5.5 风道

根据燃烧改造方案，需要从每根热二次风道顶部各抽出 1 路垂直风道，分别进入左右侧燃尽风燃烧器即 AGP燃烧器。垂直的热风道内壁尺寸为 1067X2700mm，热风道墙板由 4mm钢板制成，加强筋采用槽钢。垂直热风道自热二次风到顶部改造。

5.6 电气和控制

所有控制、信号、动力电缆均应为阻燃电缆，控制、信号电缆均应为屏蔽电缆（其中进入 DCS 的模拟量信号电缆应为阻燃型计算机专用屏蔽电缆），动力电缆采用铠装阻燃电缆。

6 结语

某发电有限责任公司4号机组低氮燃烧器改造后于2016年12月04日19时点火，12月05日14时机组并网发电，12月08日9时带至满负荷，机组启动一次成功。试运过程中，各项参数均满足环保排放指标，锅炉出口/脱硝入口NOx排放值240 mg/Nm3，主、再热蒸汽出口温度540℃，均满足设计要求，达到合同规定值。

参考文献：

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