煤粉鍋爐低NOx燃燒器系統改造

徐炳文

（華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100）

煤粉鍋爐低NOx燃燒器系統改造

徐炳文

（華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100）

為節能減排，提出了鍋爐燃燒器系統改造項目。鍋爐低氮改造后，鍋爐熱效率提高1%，鍋爐NOx排放量大幅減少，排放濃度標準降到了220mg/m3。

節能減排；氮氧化物；空氣分級；水平濃淡；燃燒器

在燃煤電廠排放的大氣污染物中，氮氧化物（NOx）對生態環境和人體健康的危害極大，且難以處理，所以成為重點控制排放的污染物之一。

一、機組介紹

華電國際電力股份有限公司萊城發電廠4鍋爐采用亞臨界、中間一次再熱、控制循環汽包爐，型號為SG-1025/17.44-M844。該鍋爐為單爐膛、平衡通風、固態排渣、四角切圓燃燒方式，設計燃煤為高揮發份煙煤，點火、助燃用油為0號柴油。

制粉系統配置3臺BBD4062雙進雙出直吹式磨煤

機，燃燒方式為四角順時針切圓，每角共有6個一次風口、6個燃料二次風口、11個輔助二次風口，頂層為兩層消旋風，燃燒器擺角上下擺動30°，鍋爐主要設計參數見表1。

表1 鍋爐主要設計參數

二、燃燒系統低氮改造

1.多空氣分級低NOx燃燒技術

首先在沿爐膛高度的垂直方向采取3次空氣分級，即在主燃燒器區域送入一次風和二次風，在緊鄰主燃燒區的上方OFA噴嘴送入部分燃盡風；從低位SOFA燃燒器送入剩余的部分燃盡風；將剩余的燃盡風從高位SOFA燃燒器送入。其次，主燃燒器一次風燃燒裝置上采取水平濃淡分離技術，實現爐膛水平方向的空氣分級燃燒。另外，主燃燒器的部分二次風噴嘴采取正向偏置布置，形成部分貼壁風，推遲了該部分二次風與煤粉氣流的混合，也在爐膛水平方向形成了一定程度的空氣分級燃燒。這樣就在揮發氮析出后，將主燃燒器區域的過量空氣系數降低，在整個爐膛內沿垂直和水平方向實現多次空氣分級燃燒，促使揮發氮轉化成N2，從而減少總的NOx生成量。同時，因富燃料欠氧，爐膛的燃燒溫度也會相對降低，也在一定程度上降低了熱力型NOx的生成量。

2.燃燒器改造

主燃燒器上部設置OFA，主燃燒器上方標高32 850mm處布置低位SOFA，標高35 950mm處布置高位SOFA，沿爐膛高度方向形成垂直3次空氣分級；一次風采用水平濃淡，使濃煤粉主要集中在火焰溫度高的爐膛中心，空氣含量高的淡煤粉則分布在爐膛四周，使一次風氣流在水平方向形成空氣分級；主燃燒器區域布置了4層貼壁風，使該部分二次風與主氣流在水平方向推遲混合，即在水平方向也形成了空氣分級；上述多空氣分級措施可大大減少NOx的生成。SOFA燃燒器分低位和高位布置，相對單一SOFA布置更容易有利于分級燃燒，以及爐膛氧量以及燃燒溫度分布更均勻（見表2）。

表2 SOFA燃燒器規范

SOFA燃燒器噴嘴可以垂直方向上下擺動±30°（DCS控制），同時可水平方向擺動±15°（手動）；每個噴嘴均有調節風門擋板，對噴嘴的風量根據運行要求進行自動調節（DCS控制），燃燒器改造設計參數見表3。

表3 燃燒器改造設計參數

（1）燃燒器噴嘴出口端四角設計成圓弧形，有利

于保持出口射流剛性，減少燃燒器掉粉；噴嘴尾部也設計成圓弧形，使噴嘴在上下擺動時，間隙風漏風不會增加，可維持二次風的剛性，提高鍋爐燃燒效率。

（2）對燃燒器密封和保溫進行優化設計，可以降低燃燒器的漏風和散熱，降低燃燒器周圍的溫度，不僅有利于燃燒和提高效率，還可以改善擺動汽缸和執行器的工作環境，確保上述設備的可靠性。

（3）維持原燃燒器的射流角度和切圓大小不變，對原燃燒器設計參數也只是進行了微調，這樣可最大程度地維持原燃燒器的特點。

（4）主燃燒器整體不需改動，所有一次風、二次風的標高均不改變。煤粉管道、煤粉彎頭的標高、走向以及結構形式不做改動。油槍、火檢等設備安裝位置均不改變。

3.一次風管道改造

一次風采用彎頭式水平濃淡，在形成濃淡燃燒的條件下，可形成“風包粉”，有利于防止或減輕爐膛結渣和高溫腐蝕。濃、淡煤粉間設有垂直鈍體，使濃淡一次風之間形成6°的夾角，既可起到卷吸高溫煙氣的作用，也可推遲濃淡一次風的混合。既有利于著火穩燃，又可確保水平濃淡燃燒，減少NOx的生成（圖1）。

圖1 一次風水平濃淡示意圖

另外，一次風噴嘴出口上下加裝擴壓器，可增強對高溫煙氣的卷吸，同時也推遲了二次風的混入，均有利于著火與穩燃，也可降低NOx生成。一次風噴嘴采用均等的周界風，既起到冷卻噴嘴的作用，同時有利于保持一次風氣流的剛性。

4.二次風系統改造

主燃燒器中布置2層（AB2、BC2）水平偏置（貼壁）輔助二次風，將2層（B、C）油風室對應的輔助二次風噴口中的部分風設計為水平偏置（貼壁）輔助二次風。不僅可提高爐膛高溫燃燒區域水冷壁附近的氧量，防止爐膛的結焦和高溫腐蝕，而且也在爐膛水平方向形成分級送粉，可減少NOx的生成；鍋爐有結焦傾向時，應開大AB2、BC2、B、C層貼壁風運行，并加強鍋爐水冷壁吹灰。

5.空氣預熱器改造

（1）兩臺空預器在A級檢修后，更換蓄熱元件冷端原有吹灰器，并增加高壓水槍管，增設熱端吹灰器，介質仍為原有蒸汽汽源，增強吹灰效果；完成密封改造，更換蓄熱元件、熱端及冷端扇形板、軸向密封板、徑向軸向旁路密封片，提高空預器的換熱效率。

（2）每臺空預器增加1只熱段吹灰器。正常運行中空預器吹灰維持壓力1.3MPa，最大不得超過1.37MPa。

（3）空預器吹灰器有常速和慢速方式。常速方式下，吹灰過程約在35min內完成；慢速方式下，吹灰過程約在74min內完成。吹灰器吹灰正常選常速方式運行。

（4）空預器吹灰流程，先運行下部冷端吹灰器，吹灰過程約在35min完成；再運行上部熱端吹灰器，吹灰過程約在35min完成。

三、結語

燃燒器改造后飛灰可燃物含量達到了設計值，沒有出現大幅升高的現象；最低穩燃負荷達到設計要求；過熱器、再熱器超溫情況較改造前大幅減少。

通過此次燃燒系統升級改造后，機組在額度負荷下，NOx的排放濃度由600mg/m3降到了220mg/m3，達到了減排的目的，取得了良好的效果。

鍋爐熱效率增加了約1%，節約了燃料成本，增加了機組的經濟性，提高了企業競爭力。

[1] 容鑾恩．300MW火力發電機組叢書—燃煤鍋爐機組[M]．北京：中國電力出版社，2004.

[2] 李衍平．300MW機組燃煤鍋爐空氣分級低NOx燃燒系統改造技術[J]．黑龍江電力，2013，（03）：272-274.

[3] 李剛，李錫孝，魏銅生等．1025t/h鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因分析及解決措施[J]．熱力發電，2012，（02）：53-54.

[4] 童家麟，唐曉飛，禹慶明等．彎頭對水平濃淡分離燃燒器性能影響的數值模擬[J]．電站系統工程，2012，（03）：8-10.

TK224

B

1671-0711（2014）08-0064-03

2014-05-06）