HG-420/13.7-YM3型鍋爐熱風改乏氣送粉方式探討

鞠胤紅，曾祥昊，王夢純

(1.黑龍江省電力科學研究院，哈爾濱 150030；2.大唐國際發電股份有限公司北京高井熱電廠，北京 100041)

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HG-420/13.7-YM3型鍋爐熱風改乏氣送粉方式探討

鞠胤紅1，曾祥昊2，王夢純1

(1.黑龍江省電力科學研究院，哈爾濱 150030；2.大唐國際發電股份有限公司北京高井熱電廠，北京 100041)

針對大唐雞西熱電有限責任公司HG-420/13.7-YM3型鍋爐低氮燃燒和脫硝改造后，運行中出現三次風率過大，導致NOx排放偏高及大渣含碳量高等問題，對現有的熱風送粉系統引入乏氣送粉方式進行可行性研究，通過理論計算，提出由制粉系統再循環進行乏風分流降低三次風率改造方案，以提高鍋爐運行的經濟性，滿足鍋爐低NOx排放要求。

低氮燃燒；三次風率；乏氣送粉

1 項目背景

大唐雞西熱電有限責任公司1號鍋爐在2014年進行了低氮燃燒和脫硝改造，改后鍋爐運行在保證爐膛出口氧量時，因三次風率過大(低氮設計要求20%，實際38%)，導致四角二次風及燃盡風無法正常投入，各角二次風門開度僅為10%～20%，致使NOx排放含量居高不下(600 mg/m3左右)，大渣含碳量較高(12%左右)，運行中不能通過各層二次風門開度進行燃燒調整，降低了鍋爐運行的經濟性，也不能滿足環保要求。

為保證鍋爐能夠進行正常的燃燒調整，滿足鍋爐運行的經濟型和低氮燃燒，擬將三次風進行分流，即將40%～60%的三次風由兩套制粉系統的再循環管引出，作為一次風取代原有的熱一次風使用，使一次風管由熱風送粉改為乏氣送粉，這樣就可以將三次風率由目前的38%降到20%左右。

2 設備概況

大唐雞西熱電有限責任公司1號鍋爐為HG-420/13.8-YM3型鍋爐，是哈爾濱鍋爐廠生產的超高壓、帶一次中間再熱、自然循環固態排渣煤粉鍋爐。制粉系統為鋼球磨煤機中間儲倉式制粉系統，乏氣作為三次風送入爐內；送粉系統為熱風送粉，燃燒器為四角布置切圓燃燒直流燃燒器。

3 改造計算

在保證現有的熱風送粉管路系統不變的前提下，將部分制粉系統乏氣由兩套制粉再循環管引出，并入新安裝的乏氣風箱中，再由乏氣聯箱引出8根與一次風管直徑相同的鋼管連接到中、上層燃燒器對應的一次風管上，使中、上層燃燒器輸粉介質由熱風全部或部分變為乏氣，降低三次風率，同時提高二次風率，改善鍋爐的配風狀況。

3.1 制粉通風量測量

(1)

通過計算，DTM350/600-Ⅲ型鋼球磨煤機的最佳通風量為128 500 m3/h。制粉系統的再循環風量為42 000 m3/h，三次風量為83 500 m3/h，兩套制粉系統的三次風量為167 000 m3/h。

在鍋爐正常運行期間，實測四根三次風管風速，風管的平均流速為56 m/s，四根三次風管的通流面積為0.849 6 m2，實測三次風量為171 256 m3/h，三次風率為38%。在低氮燃燒改進設計中，三次風率設計值為20%，實測三次風率較低氮燃燒理想設計值高18%，導致運行中二次風率降低了18%，造成鍋爐無法進行正常燃燒調整，使NOx排放高及鍋爐經濟技術指標惡化。

3.2 乏氣送粉風量計算

熱風送粉系統管道8根改為乏氣送粉，原一次風管的規格為Ф450×10 mm，一次風管的截面積為0.1452 m2，熱風送粉改乏氣后：一次風管風速設計選為22 m/s(設計要求22～24 m/s)，乏氣溫度為60℃，則單根一次風管的通風量為11 640 m3/h，8根一次風管的通風量為93 100 m3/h。

再循環管的通風量設計為42 800 m3/h，設計風速為30 m/s，再循環風管的規格為Ф720×5 mm，再循環風速設計范圍為25～50 m/s，計算再循環允許最大通風量為71 300 m3/h(按上限風速計算)、最低通風量為35 700 m3/h(按下限風速計算)，再循環設計狀態下運行時，單套制粉系統能抽出的送粉乏氣量為35 600 m3/h，兩套制粉系統能抽出的乏氣量為71 200 m3/h，能滿足6根一次風管送粉需要，風量不足部分由熱一次風補充。若要滿足8根一次風管全部采用乏氣送粉需要，實際運行時需要進一步關小再循環，核算全乏氣送粉時再循環風速為19 m/s，也滿足高于積粉風速18 m/s設計要求。

一次風采用乏氣送粉后，三次風量由171 256 m3/h降到100 060 m3/h(引出71 300 m3/h)，三次風率由38%降到22.2%，三次風率略高于設計值20.46%。三次風管風速由56 m/s降低到32.7 m/s，三次風噴口風速為43 m/s，與三次風噴口設計風速相同。

三次風阻力計算利用公式(2)進行計算：

(2)

通過計算，在三次風速實際為56 m/s時，三次風的阻力為2 330 Pa；在采用乏氣送風后，三次風管風速為32.7 m/s時，三次風的阻力為980 Pa。

4 系統設計

4.1 結構計算

系統由乏氣引出管、乏氣風箱等組成。乏氣引出管由兩側再循環管引出，通風量單側要滿足4根一次風管的全乏氣送粉需要，乏氣抽出流量應為46 560 m3/h，按設計標準推薦乏氣再循環風速為25～45 m/s，為了降低阻力選擇乏氣流速為26 m/s，乏氣引出管直徑為0.7897 m，選擇乏氣引出管直徑為Ф800×5 mm。

乏氣風箱根據現場布置要求，采用兩側進氣，風箱的通風量滿足8根一次風管風量要求，即風箱的單側通風量為46 560 m3/h，設計標準推薦風箱風速為15～25 m/s，通風速度選取為18 m/s，風箱的直徑為0.967 m，選擇風箱直徑為Ф1 000×5 mm，乏氣風箱長度8.1 m，風箱內風壓為2 500～3 000 Pa，乏氣風箱的兩側各安裝一個直徑為Ф500 mm的防爆門，風箱中部安裝一臺壓力變送器。另外，為了防止乏氣風箱底部積粉，在風箱下部兩側各安裝一支壓縮空氣吹掃管，定期進行吹掃。

4.2 系統布置

在兩套制粉再循環管入口垂直段用相同管徑(Ф720×5 mm)引出，并在乏氣引出管的垂直段上安裝電動調節蝶閥(DN700)，在電動調節蝶閥后乏氣管道保持20°傾角接入乏氣風箱(Ф1 000×5 mm)一端，乏氣管道與乏氣風箱之間用大小頭連接。在乏氣風箱上部引出8根Ф450×5 mm乏氣風管，兩根風管之間相距800 mm，8根乏氣風管與水平夾角要求在65°以上，在每根乏氣管道上安裝電動調節蝶閥(DN400)，8根乏氣管道中的4根連接到中層燃燒器對應的一次風管上，另外4根連接到上層燃燒器對應的一次風管上，使中、上層燃燒器輸粉介質由熱風全部或部分變為乏氣。乏氣管道在混合器前2 m處匯入一次風管。為保證乏氣送粉系統運行穩定，使運行人員直觀監視煤粉氣流速度和溫度，將風速檢測探頭安裝位置改在煤粉混合器后10 m處，探頭改為耐磨防堵靠背管，溫度測點改為帶防磨套的熱電阻，同時增加自動吹掃功能。

根據此次乏氣送粉系統改造需要，熱控系統要增加10個電動調節蝶閥、8只測溫熱電阻、1臺風壓變送器。

5 結語

針對大唐雞西熱電有限責任公司1號鍋爐低氮改造后，因三次風率過大導致NOx排放偏高及大渣含碳量高等問題，通過改造，在保證現有的熱風送粉系統管道不變的前提下，部分制粉乏氣由再循環管引出，將三次風進行分流作為一次風，由熱風送粉改為乏氣送粉，可將三次風率由38%降到低氮設計20%的要求，提高了鍋爐運行的經濟性，也滿足環保排放要求。

Discussion on the mode transformation from hot-air to exhaust-deliver-powder of HG-420/13.7-YM3 boiler

JU Yin-hong1, ZENG Xiang-hao2, WANG Meng-chun1

(1. Heilongjiang Electric Power Research Institute, Harbin 150030, China; 2. Gaojing Thermal Power Plant, Datang International Power Generation Co., Ltd., Beijing 100041, China)

After the low nitrogen combustion and denitrification transformation of HG-420/13.7-YM3 boiler in Datang Jixi Thermal Power Co., Ltd., tertiary wind rate is too high during the operation, which leads to the high NOx emission and the high carbon content of slag. The feasibility study of the existing hot air delivery system is introduced. Through the theoretical calculation, it is proposed to reduce tertiary wind rate by the milling system to improve the economy of the boiler operation and meet the requirements on low NOx emission of boilers.

Low nitrogen combustion; Tertiary wind rate; Exhaust deliver powder

2016-12-20

鞠胤紅(1964-)，男，學士，高級工程師。

TK227

A

1674-8646(2017)04-0118-02