细化燃烧调整，消除低氮燃烧器改造后负面影响

2017-11-21郭荣顺

环球市场信息导报 2017年43期

◎郭荣顺

◎郭荣顺

大唐宝鸡热电厂造为低氮燃烧器后，炉膛NOx排放浓度大大降低，但也出现了低负荷期间，主、再热汽温与设计值偏差较大，后屏过热器13点金属壁温偏高，锅炉再热器出口温度偏差较的问题，通过控制磨煤机的运行方式、调整SOFA开度、二次风配比，控制炉膛风箱差压、氧量措施，解决了低负荷主再热器偏低的问题。

大唐宝鸡热电厂电厂一号炉为上海锅炉有限公司生产的330MW亚临界自然循环锅炉、单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、平衡通风、四角切向燃烧、固态出渣、运转层以上露天布置、全钢架悬吊结构。锅炉燃用烟煤。锅炉的制粉系统采用正压直吹式制粉系统，配置五台中速磨煤机,改造为湖南大唐节能科技有限公司制造的采用水平布置、对置丘体高浓缩比新型低氮燃烧器（浓粉处于迎和面、淡粉处于背火面），其风量比率重新配置，降低主燃烧区域的二次风量，占总风量的70～80%；提高了燃烬区域二次风量，占总风量的20～30%，AA、AB、BC、CD、DE层二次风与一次风燃烧器正切，EE层二次风、分级风OFA反切10度（消旋），AA层风口更小，燃尽风SOFA燃尽风正切每增加垂直摆动汽缸，可远方操作。

低氮燃烧器改造后效果分析

低氮燃烧是通过控制燃煤在炉膛内部的燃烧方式及燃烧条件，使NOx的生成浓度降低，通过分级配风、燃料浓淡分离等手段，降低了NOx的生成率，达到降低NOx浓度的目的。大唐宝鸡热电厂早期燃烧器使省煤器出口燃汽中NOx浓度最高可达到720mg/Nm3左右，改造为湖南大唐节能科技有限公司制造的采用水平布置、对置丘体高浓缩比新型低氮燃烧器后NOx降低到160～260mg/Nm3水平，实现了降低炉膛出口NOx的目的,经过SCR脱硝系统，NOx的总排口浓度小于40mg/Nm3,远远满足国家大汽污染物排放标准，燃烧器改造前后NOx对比表见表一。

低氮燃烧器改造后存在的问题

低负荷再热汽温较设计偏低。低氮燃烧器改造后，低负荷下再热汽温达不到额定值。运行中再热汽温通过燃烧器摆角和减温水调节，负荷变化、磨煤机运行方式、氧量变化有一定的影响。再热汽温的调节主要由燃烧器摆角的摆动调节，因此燃烧器低氮改造后再热汽温的调节会随受到到影响，燃烧器低氮改造后，火焰中心区变长，火焰中心上升，燃烧器的摆角对火焰中心区的影响不在是很大，燃烧器摆角对再热汽温的影响随之减小，但对主汽温度及减温水量影响很大，试验中随着燃烧器摆角的上摆主蒸汽减温水量明显增加，再热汽温变化不大，反之，随着摆角下摆，主蒸汽减温水量明显减少，同时再热器蒸汽温度降低不多，调整再热汽温需要大幅度调节燃烧器摆角，对主蒸汽温度产生一定影响，燃烧器低氮改造后，低负荷再热汽温较设计值偏低，175MW时，再热汽温一般小于525℃，低于设计值15～20℃，降低了整台机组的经济性。

低负荷主蒸汽温度较设计偏低，后屏过热器金属壁温高。改造后由于低氮燃烧器改变了锅炉燃烧的工况，锅炉个受热面，过热器、再热器辐射、半辐射、过热吸热量比例发生了变化，受燃烧器燃烧器四角切圆的影响和炉膛烟汽残余旋转的影响，特别是在低负荷阶段，为了达到降低炉膛出口烟汽NOx含量，SOFA开度较大，燃烧推迟、火焰中心上移较多，下排风开度较小，烟温偏斜后屏过热器壁温高存在超温的风险。因此摆角的摆动受到影响，一般不能低于30%，否则，后屏过热器13点温度有超温的危险，过热器一级减温水调门设定不能太高，设定过高容易超温，二级减温水切手动全关，主蒸汽温度在535℃左右，达不到额定参数，且一级减温水量大增，降低了整台机组的经济性。

表1 燃烧器改造前后NOx对比表

表2 大唐宝鸡热电厂主再热参数设计规范

锅炉再热器出口温度偏差大。受燃烧器四角切圆的影响和炉膛烟汽残余旋转的影响，特别是在低负荷阶段，下部二次风开度较小，炉膛烟汽残余旋转的影响明显增强，锅炉两侧烟汽偏差增大，燃烧器改造后风量配比发生了变换，下部二次风比以前更小，固态出渣炉底漏风较大，且A侧漏风明显比B侧漏风大，因此炉膛漏风进一步加剧了锅炉两侧烟汽偏差，造成锅炉左右侧出口再热器温偏差较大，一般在8～12℃，再热汽温达不到额定值，降低了整台机组的经济性。

试验分析研究的必要性

低负荷占全年三分之一时间。大唐宝鸡热电厂装机容量2×330MW机组，以目前电力行业的形式及发展趋势，我厂也只有在供热期间，因供暖需求，才有大负荷的情况，在供热以外的8个月时间，以目前陕西省电厂装机容量远超过用户需求的一半，以及降雨天汽，水电大发的情况下，我厂的机组的单机负荷只有50%左右，全厂低负荷运行期占全年三分之一还要多。

对供电煤耗的影响。大唐宝鸡热电厂2×330MW机组采用的是上海锅炉有限公司生产的1065t/h亚临界自然循环锅炉，主燃料设计为燃煤，作为燃煤锅炉，煤炭市场的变化严重影响着企业的发展效益，而近年来，煤炭市场又有复苏的趋势，因此，节能降耗已经迫在眉睫，对于燃煤机组，过热汽温每提高1℃，供电煤耗下降0.091g/kwh，再热汽温每提高1℃，供电煤耗下降0.08g/kwh，因此降低供电煤耗成为重中之重。

提高主再热汽温的试验分析研究

为了改善低负荷下主再热汽温偏低的问题，对磨煤机的运行方式、氧量、二次风和SOFA风配比对主再热汽温额调节作用进行了分析研究，共进行了三次试验，联合磨煤机的运行方式、氧量、二次风和SOFA风配比，找到最佳的运行参数。

试验一：负荷175MW，保持A、B、C磨运行，调节AA、层、AB层二次风、SOFA风门开度，提高炉膛风箱差压和氧量，通过调整，煤粉在经过还原区后能及时与二次风混合，强化燃烧，降低后屏过热器13点温度，提高再热汽温。AA、层、AB层二次风、SOFA开度对主再热汽温的影响，由试验中可以发现，开大AA、层、AB层二次风、提高炉膛差压后屏过热器13点温度明显降低，一级减温水设定提高，主蒸汽温度达到额定值，锅炉左右侧再热汽温明显偏小，当SOFA1风量太大，再热器温较为明显降低，表明下部SOFA风由于与煤粉汽流温度存在较大的温差，会对还原区煤粉燃烧起到冷却作用，不利于提高再热汽温。

试验二：负荷175MW，因A、B、C运行，再热汽温离额定参数差10℃左右，后屏过热器13点温度下降至安全线以下，因AA层二次风口更小，二次风强度大，能更有效防止炉膛漏风的影响，我们保留A磨运行，为了提高火焰中心，将B磨切换为D磨运行，保持A、C、D磨运行，氧量和SOFA变化对再热汽温的影响见表2，试验中，先降低氧量，关小二次风门开度，开大SOFA2开度，维持风箱差压不变，结果发现对再热汽温影响变化不大，后屏过热器13点温度上升较大。原因是低负荷适当提高氧量，当过量空汽通过SOFA风门喷入炉内，远大于燃尽阶段燃料燃烬所需要的风量，超出部分成为炉内的冷却风，使炉膛出口烟汽温度降低，不利于提高再热汽温，且燃烧器燃烧器四角切圆的影响和炉膛烟汽残余旋转的影响增大，13点温度上升较大，燃烧器摆角较高，一级减温水设定较低，主蒸汽温度调整受到影响，不利于主蒸汽温度的提高。通过实验发现，运行氧量由目前的4.2%降至3.7%为宜，适当提高炉膛风箱差压，强化煤粉燃烧，有利于降低后屏过热器13点温度降低，提高主再热汽温，提高风箱差压，关小下层SOFA风，减少在还原脱氮区的燃烧时间，在燃烬区增大SOFA风量，保证煤粉充分燃烬，使火焰中心上移，能够很好的降低后屏过热器13点温度，提高主再热汽温。

试验三：负荷175MW，维持氧量不变，研究不同磨煤机组合时SOFA变化对主再热汽温的影响，维持C、D磨运行，试验A、B、E磨运行配合C、D磨运行。试验结果见表3，试验发现，下3台和上3台磨煤机运行不如中间两台磨煤机对主再热汽温的影响大，其中已ACD磨运行较佳，原因是A磨运行，有助于强化煤粉燃烧，降低后屏过热器13点温度，提高主汽温度，再热汽温不受影响，上3台磨煤机运行增加煤粉推迟燃烧的影响，后屏过热器13点温度较高，不利于主蒸汽温度的调整，且不利于炉膛NOx的生成、排烟温度、及飞灰中的含碳量的控制，中间磨煤机运行时，控制SOFA风的开度，由下及上逐渐增加SOFA的开度，保持较高的炉膛差压，能够很好的降低后屏过热器13点壁温，提高主再热汽温。

表3 实验一 2016.03月27

表4 试验二 2016.04.08

表5 试验三 2016.04.20

湖南大唐节能科技有限公司制造的采用水平布置、对置丘体高浓缩比隐形低氮燃烧器，炉膛NOx排放浓度大大降低，但也出现了低负荷主、再热汽温达不到额定值，后屏过热器13点金属壁温高，锅炉再热器出口温度偏差大的问题，通过控制磨煤机的运行方式、调整SOFA开度、二次风配比，控制炉膛风箱差压、氧量措施，控制AA、AB层风的开度，SOFA开度由下及上，逐渐增加，维持一定的炉膛差压，氧量由4.2降至3.7，通过调整燃烧器摆角的方法，解决了后屏过热器13点温度高的问题，提高了主蒸汽温度，降低了锅炉两侧烟温偏差，提高了再热汽温。基本解决低负荷主再热汽温低问题，主再汽温提高10～15℃，机组的供电煤耗约降低1.495g/kwh，全年低负荷发电量按10.15亿千瓦时计算，全年节约标煤量1518吨。