低氮燃燒器改造后汽溫異常的分析解決

摘 要：：針對某廠#1、2爐低氮燃燒器改造后，降負荷過程中鍋爐主、再熱汽溫下降過快的問題，進行原因分析，重點總結了鍋爐改造后燃燒調整方式，提出了優化燃燒的具體方案，解決了負荷變化時鍋爐主、再熱汽溫波動大的問題 ，提高了機組安全性和經濟性，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：：低氮燃燒器改造；汽溫低；原因分析；SOFA

某廠#1、2爐于2014年09月～12月機組超低排放改造期間，相繼完成低氮燃燒器改造任務，改造后，機組NOx的排放符合火電廠排放限值50mg/Nm3的要求，同時也產生一些后續問題，如負荷變化時鍋爐主、再熱汽溫波動大現象，針對該問題，本文通過對低氮燃燒器改造后的汽溫特性進行研究，總結了提高汽溫的手段。

1 鍋爐設備概況

某廠2×210MW機組配備東方鍋爐廠生產的DG670/13.7-20型鍋爐，超高壓、自然循環、單爐膛四角切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風、半露天布置、全鋼構架、全懸吊結構、回轉式空氣預熱器、“π”型布置煤粉固態排渣鍋爐。煤粉燃燒器布置在爐膛四角，下層燃燒器為等離子點火燃燒器，二、三、四層燃燒器是百葉窗水平濃淡直流型低NOx燃燒器，用于提高燃燒器的低負荷穩燃，防止結渣以及降低NOx的排放量。假想切圓的直徑分別為Φ391mm、Φ736mm的逆時針切圓。

2 鍋爐低氮燃燒器改造情況

針對某廠鍋爐特點和實際燃用煤種特性，及改造后氮氧化物排放控制目標，采用多空氣分級低NOx燃燒技術，對現有燃燒器進行綜合改造，具體改造方案如下：

（1）在主燃燒器上方布置兩組SOFA燃燒器，即LSOFA和HSOFA，各兩層。

（2）SOFA燃燒器可以垂直方向上下擺動±30°，同時可以水平方向擺動±15°；每個噴嘴均有調節風門擋板，噴嘴風量根據要求進行調節。

（3）二次風道引熱風到四角SOFA燃燒器，前墻的SOFA風道增設調節門以保證四角均勻供風。

（4）除保留原等離子點火燃燒器不改動外，將其余3層共12只一次風全部更換。

（5）主燃燒器二次風噴嘴全部更換，其中將燃燒器一次風噴嘴附近的二次風噴嘴BB、CD（部分風）、DD（部分風）設計為貼壁二次風，每角主燃燒器共有12個風室12個噴口。

3 低氮燃燒器改造后的主要問題分析

低氮燃燒器改造后，升負荷時汽溫大幅升高，嚴重時發生超溫現象，降負荷時汽溫大幅降低，10分鐘內最大降幅可達30～40℃，低負荷時主、再熱汽溫低于額定值10～15℃，對機組的安全帶來較大風險。

3.1 升負荷過程中主、再熱汽溫快速升高

升負荷時，由于主燃區過量空氣系數大幅減少，氧量逐漸減小，雖然送風量在逐漸增加，主燃區處于嚴重缺氧狀態，主燃區燃盡率大幅降低，燃盡區由于可燃物質增加燃燒加劇，造成火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，水冷壁吸熱量減少，對流受熱面吸熱量增加，引起汽溫大幅升高。

3.2 降負荷過程中主、再熱汽溫快速降低

降負荷時，氧量逐漸增大，雖然送風量在逐漸減小，但主燃區燃盡率增加，燃盡區燃盡率降低。

其次是降負荷時，過量空氣通過通過SOFA風風門噴入爐內，遠大于燃盡階段燃料燃盡所需的風量時，超出部分成為爐內的冷卻風，造成火焰中心位置降低，爐膛出口煙溫下降，對流受熱面吸熱量減少，引起汽溫大幅降低。

3.3 低負荷時主、再熱汽溫偏低

（1）低負荷時，為控制氮氧化物，適當降低了氧量，各周界風門、二次風門開度較大，二次風箱風壓較低，導致二次風剛度降低，二次風處爐內火焰離水冷壁更近，使水冷壁吸熱量增加，爐膛出口煙溫下降，引起汽溫降低。

（2）低負荷時，SOFA風風門開度過小，進入到主燃區的空氣量較多，爐膛燃燒份額主要集中在爐膛主燃區，主燃區溫度較高，水冷壁吸熱量增多。使燃盡區煤粉不能繼續燃燒，爐膛出口煙氣溫度下降，對流受熱面吸熱量減少，引起汽溫降低。

4 解決方法

4.1 升負荷時

（1）提前增加送風量，提高主燃區氧量防止缺氧燃燒。適當開大各二次風門、周界風門，增加煤粉在主燃區停留時間。

（2）由于SOFA風與煤粉氣流溫度存在較大的溫差，會對還原區煤粉氣流燃燒起到冷卻作用，應由下至上逐步開大各層SOFA風門，適當提高SOFA風門擺角，控制汽溫上升。

（3）保持主蒸汽壓力與負荷相匹配。

4.2 降負荷時

（1）提前降低氧量，風量不宜過大，保持氧量在3.0～35%左右。

（2）根據負荷變化逐步關小各二次風門、周界風門、SOFA風門，適當降低SOFA風門擺角，使煤粉經過還原區后能夠及時與二次風混合，強化煤粉燃燒，控制汽溫下降。

（3）優先降低下層磨煤機出力，或停運下層燃燒器，提高火焰中心位置。

4.3 低負荷運行時

（1）增加上層磨煤機出力，降低下層磨煤機出力，或停運下層部分燃燒器，提高火焰中心位置。

（2）適當關小下層各二次風門，提高二次風箱風壓，在保證NOx排放合格的情況下逐步關小各SOFA風門，適當降低SOFA風門擺角。

（3）根據煤質、負荷及受熱面的清潔程度，制定合理的吹灰器投入方式，增加對流及尾部受熱面的吸熱量。

（4）減少爐膛漏風，因漏風會起到補充主燃區氧量的作用，減少了再燃燒區域的燃燒份額，使對流受熱面吸熱不足，引起汽溫偏低。

5 結語

通過對低氮燃燒器改造后主、再熱汽溫異常的原因進行分析，制定了燃燒調整對策，在控制NOx在合理范圍的基礎上，解決了升降負荷汽溫波動大及低負荷汽溫偏低問題，提高了機組的安全性和經濟性，具有一定借鑒意義。

參考文獻：

[1]南陽熱電有限責任公司210MW機組集控運行規程.

[2]南陽熱電有限責任公司脫硝運行規程.

[3]南陽熱電有限責任公司#1、2機組低NOx燃燒器改造項目說明書.

作者簡介：李磊（1983），男，助理工程師，從事火電廠集控運行管理工作。