低氮燃烧器改造后汽温异常的分析解决

摘 要：：针对某厂#1、2炉低氮燃烧器改造后，降负荷过程中锅炉主、再热汽温下降过快的问题，进行原因分析，重点总结了锅炉改造后燃烧调整方式，提出了优化燃烧的具体方案，解决了负荷变化时锅炉主、再热汽温波动大的问题 ，提高了机组安全性和经济性，具有一定的借鉴意义。

关键词：：低氮燃烧器改造；汽温低；原因分析；SOFA

某厂#1、2炉于2014年09月～12月机组超低排放改造期间，相继完成低氮燃烧器改造任务，改造后，机组NOx的排放符合火电厂排放限值50mg/Nm3的要求，同时也产生一些后续问题，如负荷变化时锅炉主、再热汽温波动大现象，针对该问题，本文通过对低氮燃烧器改造后的汽温特性进行研究，总结了提高汽温的手段。

1 锅炉设备概况

某厂2×210MW机组配备东方锅炉厂生产的DG670/13.7-20型锅炉，超高压、自然循环、单炉膛四角切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、半露天布置、全钢构架、全悬吊结构、回转式空气预热器、“π”型布置煤粉固态排渣锅炉。煤粉燃烧器布置在炉膛四角，下层燃烧器为等离子点火燃烧器，二、三、四层燃烧器是百叶窗水平浓淡直流型低NOx燃烧器，用于提高燃烧器的低负荷稳燃，防止结渣以及降低NOx的排放量。假想切圆的直径分别为Φ391mm、Φ736mm的逆时针切圆。

2 锅炉低氮燃烧器改造情况

针对某厂锅炉特点和实际燃用煤种特性，及改造后氮氧化物排放控制目标，采用多空气分级低NOx燃烧技术，对现有燃烧器进行综合改造，具体改造方案如下：

（1）在主燃烧器上方布置两组SOFA燃烧器，即LSOFA和HSOFA，各两层。

（2）SOFA燃烧器可以垂直方向上下摆动±30°，同时可以水平方向摆动±15°；每个喷嘴均有调节风门挡板，喷嘴风量根据要求进行调节。

（3）二次风道引热风到四角SOFA燃烧器，前墙的SOFA风道增设调节门以保证四角均匀供风。

（4）除保留原等离子点火燃烧器不改动外，将其余3层共12只一次风全部更换。

（5）主燃烧器二次风喷嘴全部更换，其中将燃烧器一次风喷嘴附近的二次风喷嘴BB、CD（部分风）、DD（部分风）设计为贴壁二次风，每角主燃烧器共有12个风室12个喷口。

3 低氮燃烧器改造后的主要问题分析

低氮燃烧器改造后，升负荷时汽温大幅升高，严重时发生超温现象，降负荷时汽温大幅降低，10分钟内最大降幅可达30～40℃，低负荷时主、再热汽温低于额定值10～15℃，对机组的安全带来较大风险。

3.1 升负荷过程中主、再热汽温快速升高

升负荷时，由于主燃区过量空气系数大幅减少，氧量逐渐减小，虽然送风量在逐渐增加，主燃区处于严重缺氧状态，主燃区燃尽率大幅降低，燃尽区由于可燃物质增加燃烧加剧，造成火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，水冷壁吸热量减少，对流受热面吸热量增加，引起汽温大幅升高。

3.2 降负荷过程中主、再热汽温快速降低

降负荷时，氧量逐渐增大，虽然送风量在逐渐减小，但主燃区燃尽率增加，燃尽区燃尽率降低。

其次是降负荷时，过量空气通过通过SOFA风风门喷入炉内，远大于燃尽阶段燃料燃尽所需的风量时，超出部分成为炉内的冷却风，造成火焰中心位置降低，炉膛出口烟温下降，对流受热面吸热量减少，引起汽温大幅降低。

3.3 低负荷时主、再热汽温偏低

（1）低负荷时，为控制氮氧化物，适当降低了氧量，各周界风门、二次风门开度较大，二次风箱风压较低，导致二次风刚度降低，二次风处炉内火焰离水冷壁更近，使水冷壁吸热量增加，炉膛出口烟温下降，引起汽温降低。

（2）低负荷时，SOFA风风门开度过小，进入到主燃区的空气量较多，炉膛燃烧份额主要集中在炉膛主燃区，主燃区温度较高，水冷壁吸热量增多。使燃尽区煤粉不能继续燃烧，炉膛出口烟气温度下降，对流受热面吸热量减少，引起汽温降低。

4 解决方法

4.1 升负荷时

（1）提前增加送风量，提高主燃区氧量防止缺氧燃烧。适当开大各二次风门、周界风门，增加煤粉在主燃区停留时间。

（2）由于SOFA风与煤粉气流温度存在较大的温差，会对还原区煤粉气流燃烧起到冷却作用，应由下至上逐步开大各层SOFA风门，适当提高SOFA风门摆角，控制汽温上升。

（3）保持主蒸汽压力与负荷相匹配。

4.2 降负荷时

（1）提前降低氧量，风量不宜过大，保持氧量在3.0～35%左右。

（2）根据负荷变化逐步关小各二次风门、周界风门、SOFA风门，适当降低SOFA风门摆角，使煤粉经过还原区后能够及时与二次风混合，强化煤粉燃烧，控制汽温下降。

（3）优先降低下层磨煤机出力，或停运下层燃烧器，提高火焰中心位置。

4.3 低负荷运行时

（1）增加上层磨煤机出力，降低下层磨煤机出力，或停运下层部分燃烧器，提高火焰中心位置。

（2）适当关小下层各二次风门，提高二次风箱风压，在保证NOx排放合格的情况下逐步关小各SOFA风门，适当降低SOFA风门摆角。

（3）根据煤质、负荷及受热面的清洁程度，制定合理的吹灰器投入方式，增加對流及尾部受热面的吸热量。

（4）减少炉膛漏风，因漏风会起到补充主燃区氧量的作用，减少了再燃烧区域的燃烧份额，使对流受热面吸热不足，引起汽温偏低。

5 结语

通过对低氮燃烧器改造后主、再热汽温异常的原因进行分析，制定了燃烧调整对策，在控制NOx在合理范围的基础上，解决了升降负荷汽温波动大及低负荷汽温偏低问题，提高了机组的安全性和经济性，具有一定借鉴意义。

参考文献：

[1]南阳热电有限责任公司210MW机组集控运行规程.

[2]南阳热电有限责任公司脱硝运行规程.

[3]南阳热电有限责任公司#1、2机组低NOx燃烧器改造项目说明书.

作者简介：李磊（1983），男，助理工程师，从事火电厂集控运行管理工作。