300MW 火电机组锅炉低氮及脱硝改造后存在的问题及对策

陈益祥

徐塘发电有限责任公司 江苏邳州 221300

为确保机组生产经济性的恢复，本文围绕飞灰含碳量降低及空预器堵塞问题预防进行实验研究，并探究有效的解决方法[1]。

1 机组锅炉改造情况分析

1.1 低氮燃烧器改造

针对低氮燃烧器，其通过分级空气、燃料及烟气来降低NOx浓度，依赖控制火区温度来实现对NOX 的抑制，其中，基于低氮燃烧器的基本原理，可将燃料燃烧过程拆解为多个环节进行探究：首先，针对主燃烧器，就供入炉膛的空气量进行控制调节，一般为原有理论空气量的70%-80%，进而使燃料处于缺氧燃烧环境下进行燃烧。此时，由于第一级燃烧区内的过量空气系数低于1，因此会限制整体燃烧区的燃烧速度。在此过程中，燃料的燃烧过程会受到抑制，进而便降低了NOx 的生成效率。此外，为了保证全部燃料的充分燃烧，需于主燃烧器上方设置专门的空气喷口OFA，其目的在于负责供给燃烧所需其他空气，最终在与第一级燃烧区燃烧产生烟气混合的基础上促使后续燃烧过程处于过量空气系数高于1的燃烧环境下进行。

基于此，从两个方面对燃烧器进行改造处理：一方面，设置丘体水平浓氮燃烧器以提升燃烧器对于氮物质的分离作用；另一方面，采用垂直大空间分级燃烧方式开展燃烧作业，即将燃烧区拆分为主燃烧区、还原区和燃烬区。

1.2 二次风挡板封堵改造

针对脱硝改造，对主燃区二次风挡板进行封堵优化，其中，通常情况下针对主燃区二次风封堵1/3，封堵预留15mm。此外，为加大氮氧化物的脱离控制效果，在原有OFA 燃烬风区设置三层消旋风。

2 飞灰含碳量较高原因分析及解决方法

2.1 原因分析

（1）二次风喷嘴设置及风量分配不合理。在原改造中，由于主燃区OFA1OFA2 两层燃烬风均被封堵，使得只有一层二次风存在于主燃区上层，且由于进风量相对不足，导致主燃区缺乏针对燃料的强化燃烧和消旋作用，很容易影响未燃烬煤粉的燃烬性能[2]。

（2）配风不合理。调查指出，该机组锅炉的运行负荷为270-290MW，而为了确保氮氧化物排放能够达到国家要求，改造工艺采用了控制炉膛出口氧量的方式进行优化，其中，由于锅炉低氧运行，使得燃烧区长期处于低氧运行环境之下，不仅会对主燃区二次风刚性组织造成破坏，同时也会伴随煤粉燃烧火焰中心上移而导致飞灰可燃物显著增加，并最终在喷氨量提升的基础上导致堵塞空预器问题出现。此外，在优化改造过程中，由于未考虑到二次风、燃烬风风门挡板及定位器、DCS 的同步，导致燃烧过程需要不断调整。

2.2 解决方法

（1）OFA 消旋风优化。为显著降低飞灰含碳量进行，就部分层OFA 消旋风封堵进行拆除，一般可恢复为原流通面积的2/3。同时，以不锈钢板封堵手段替代原有封堵方式，封堵位置为风室连接水冷壁角钢边缘处，并借助于条形孔手法对冷却风通过效率进行控制，进而在保障氮氧化物排放量达标的基础上防止温度过高造成不锈钢板变形。

（2）摆角调整。检查燃烧器喷口摆动机构与执行器连接处的安全销，判断其是否存在脱落问题，若因脱落导致摆角出现问题，对安全销进行重新安装。同时，通过上摆、下摆、水平等手段调节摆角位置，待摆角满足标准后进行后续调整。

（3）火焰中心调整。开展冷态空气动力厂实验，对燃烧区火焰中心进行调整。其中，通过试验得出结语，通常可采用腰鼓配风方式来优化中间层二次风开度，不仅可将飞灰含碳量降低5%左右，同时也能调节火焰中心为最佳燃烧状态。

（4）运行调整优化。针对机组锅炉运行过程进行调整，其中，除将SOFA 燃烬风开度控制在1 层全开、其他层逐步减小状态下外，还应对一次风的风压进行降低，一般应降低至10.0kPa 左右，进而一方面改善煤粉燃烧器的燃烧性能，另一方面在降低氮氧化物生成几率的同时优化二次风的燃烧组织。

3 空预器堵塞原因及改进策略

3.1 原因分析

以往改造通常于锅炉尾部烟道增加SCR 法进行脱硝处理，但由于氨和二氧化硫会在催化剂作用基础上生成一定的硫酸氢铵或硫酸铵，使得这些本身具有较高粘性的副产物很容易预留在空预器位置，并造成空预器的堵塞[3]。

3.2 改进策略

（1）空预器吹灰方式调整。更改空预器吹灰方式，由以往的每班一次吹灰调整为随环境温度降低而增加吹灰次数，其中，在环境温度固定为15℃时，空预器每班吹灰一次，且环境温度每降低10℃空预器均增加一次吹灰，进而以此控制因温度降低所致的空预器上升阻力。

（2）烟气温度控制。针对不同环境温度采取不同的烟气温度控制方式，例如，若机组环境温度低于5℃或机组整体负荷较低，为提高一次风和二次风温度，适当增大暖风器出力，进而达到控制烟气温度的目的。

（3）喷氨格栅优化。就脱硝装置进行优化，将喷氨格栅阀门由以往关闭至80%，在降低喷氨量的基础上减少因空预器堵塞所致的停机事故[4]。

4 结语

基于300MW 火电机组锅炉低氮脱硝改造工艺，需采用二次风优化、燃烧器摆角调整等手段就空预器堵塞问题进行处理，在提升机组安全性及经济性的基础上，确保机组正常生产的持续进行，并以此促进火电厂的健康发展。