敷设卫燃带对机组运行影响评估

2021-02-14孙君建关风一赵春荣宋文雷

东北电力技术 2021年12期

孙君建，关风一，赵春荣，宋文雷，崔浩

(1.国家电投集团东北电力有限公司，辽宁沈阳 110181；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110006；3.国家电投集团东北电力有限公司大连发电有限公司，辽宁大连 116000)

2011年新的大气污染物排放标准出台，电厂锅炉作为氮氧化合物产生的主要源头，迫切需要改造低氮燃烧器。某电厂1号锅炉通过低氮燃烧器来降低炉膛出口氮氧化合物，但改造后锅炉出现再热蒸汽温度偏低的问题。针对该问题经热力计算，在燃烧器区域敷设20 m2卫燃带，敷设位置如图1所示。

近年来，煤炭市场日益紧张，锅炉燃煤开始进行烟煤掺烧，给锅炉运行带来一系列问题，因此该电厂2号锅炉未进行敷设卫燃带改造。本文以该电厂2台锅炉为研究对象，进行对比分析，综合评估敷设卫燃带对机组运行的影响。

图1 卫燃带布置

1 设备概述

某电厂锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包锅炉，采用平衡通风、四角切圆燃烧方式。锅炉设计煤种为褐煤；采用中速磨煤机直吹式制粉系统，四角切圆均等配风直流燃烧器；采用热一次风对制粉系统进行干燥和输送，经三分仓空气预热器加热进入磨煤机；5台MPS-2中速磨煤机对应摆动式直流燃烧器的5层一次风喷口；100%负荷时4台磨煤机运行，1台备用。为了有效降低氮氧化合物排放，在各角燃烧器的上方，布置2层燃尽风口。锅炉设计参数见表1，锅炉设计煤质参数见表2。

炉膛上部布置墙式辐射再热器和大节距的过热器分隔屏和后屏以增加再热器和过热器的辐射特性。再热器布置于上炉膛前墙和两侧墙，分隔屏沿炉宽方向布置4片，后屏沿炉宽方向布置20片。

再热蒸汽温度采用典型摆动燃烧器调节，通过燃烧器上下摆动调节炉膛火焰中心的位置，从而调节布置在上炉膛的壁式辐射再热器及布置在折焰角上部的屏式再热器的吸热量，保证再热蒸汽温度。低负荷时通过改变炉膛出口过量空气系数调节再热蒸汽温度；再热器入口布置事故喷水减温器，在事故工况时可以对再热器进行保护。

表1 锅炉设计参数

表2 锅炉设计煤质参数

2 卫燃带现状与研究进展

卫燃带在我国燃用劣质煤的电厂应用非常广泛，尤其是“W”型火焰锅炉。国内学者对卫燃带技术研究颇多，包括在卫燃带的位置及材料选取等方面。

龚光彩[1]等对四角切圆锅炉进行数值模拟，分别对6种卫燃带布置方式进行燃烧工况模拟，得出在炉膛内合理布置卫燃带有利于提高烟气温度及煤粉颗粒着火；有利于大屏、后屏等过热器与烟气的换热，特别是在燃烧器区域布置卫燃带效果更显著。

陈冬林[2]等提出可调卫燃带技术，用卫燃带解决机组根据煤种和负荷变化所带来的不适应问题。通过及时调整卫燃带面积及位置来改变主蒸汽温度参数，卫燃带适应性大大提高。

闫顺林[3]等针对300 MW煤粉锅炉因煤质变差引起的过热及再热蒸汽温度低、燃尽率低等问题，提出在下方燃烧区域布置卫燃带的改造方案。通过改造前后模拟，分析卫燃带对锅炉内烟气温度分布、结渣特性、焦炭燃尽率等影响，解决当前锅炉运行中存在的问题。

冯文会[4]等针对已经敷设卫燃带的机组进行拆除的影响研究。锅炉拆除卫燃带后，炉膛主燃烧区域温度大幅下降，特别是上层炉膛温度下降最为明显；炉膛热负荷降低，可有效治理锅炉高温腐蚀、结焦、炉膛出口氮氧化物质量浓度偏高问题。对于因燃烧较高挥发分混煤而导致炉内温度过高的机组，拆除卫燃带是有效解决锅炉结焦的方法。

通过以上学者对卫燃带相关方面的研究得出以下结论。

a.在炉膛水冷壁区域合理布置卫燃带,可降低工质在炉膛内的吸热量，提高炉膛出口烟气温度，进而提升再热蒸汽温度[5-7]。

b.在燃烧区域布置卫燃带，减少该区域吸热量，有利于锅炉低负荷的稳燃性。

c.当燃用灰熔点低、含有碱金属的煤时，在卫燃带区域易于结焦。

d.不同的煤质及不同负荷变化下，卫燃带的位置及面积应及时改变才能满足蒸汽参数要求。