細化燃燒調整，消除低氮燃燒器改造后負面影響

◎郭榮順

細化燃燒調整，消除低氮燃燒器改造后負面影響

◎郭榮順

大唐寶雞熱電廠造為低氮燃燒器后，爐膛NOx排放濃度大大降低，但也出現了低負荷期間，主、再熱汽溫與設計值偏差較大，后屏過熱器13點金屬壁溫偏高，鍋爐再熱器出口溫度偏差較的問題，通過控制磨煤機的運行方式、調整SOFA開度、二次風配比，控制爐膛風箱差壓、氧量措施，解決了低負荷主再熱器偏低的問題。

大唐寶雞熱電廠電廠一號爐為上海鍋爐有限公司生產的330MW亞臨界自然循環鍋爐、單爐膛、一次中間再熱、燃燒器擺動調溫、平衡通風、四角切向燃燒、固態出渣、運轉層以上露天布置、全鋼架懸吊結構。鍋爐燃用煙煤。鍋爐的制粉系統采用正壓直吹式制粉系統，配置五臺中速磨煤機,改造為湖南大唐節能科技有限公司制造的采用水平布置、對置丘體高濃縮比新型低氮燃燒器（濃粉處于迎和面、淡粉處于背火面），其風量比率重新配置，降低主燃燒區域的二次風量，占總風量的70～80%；提高了燃燼區域二次風量，占總風量的20～30%，AA、AB、BC、CD、DE層二次風與一次風燃燒器正切，EE層二次風、分級風OFA反切10度（消旋），AA層風口更小，燃盡風SOFA燃盡風正切每增加垂直擺動汽缸，可遠方操作。

低氮燃燒器改造后效果分析

低氮燃燒是通過控制燃煤在爐膛內部的燃燒方式及燃燒條件，使NOx的生成濃度降低，通過分級配風、燃料濃淡分離等手段，降低了NOx的生成率，達到降低NOx濃度的目的。大唐寶雞熱電廠早期燃燒器使省煤器出口燃汽中NOx濃度最高可達到720mg/Nm3左右，改造為湖南大唐節能科技有限公司制造的采用水平布置、對置丘體高濃縮比新型低氮燃燒器后NOx降低到160～260mg/Nm3水平，實現了降低爐膛出口NOx的目的,經過SCR脫硝系統，NOx的總排口濃度小于40mg/Nm3,遠遠滿足國家大汽污染物排放標準，燃燒器改造前后NOx對比表見表一。

低氮燃燒器改造后存在的問題

低負荷再熱汽溫較設計偏低。低氮燃燒器改造后，低負荷下再熱汽溫達不到額定值。運行中再熱汽溫通過燃燒器擺角和減溫水調節，負荷變化、磨煤機運行方式、氧量變化有一定的影響。再熱汽溫的調節主要由燃燒器擺角的擺動調節，因此燃燒器低氮改造后再熱汽溫的調節會隨受到到影響，燃燒器低氮改造后，火焰中心區變長，火焰中心上升，燃燒器的擺角對火焰中心區的影響不在是很大，燃燒器擺角對再熱汽溫的影響隨之減小，但對主汽溫度及減溫水量影響很大，試驗中隨著燃燒器擺角的上擺主蒸汽減溫水量明顯增加，再熱汽溫變化不大，反之，隨著擺角下擺，主蒸汽減溫水量明顯減少，同時再熱器蒸汽溫度降低不多，調整再熱汽溫需要大幅度調節燃燒器擺角，對主蒸汽溫度產生一定影響，燃燒器低氮改造后，低負荷再熱汽溫較設計值偏低，175MW時，再熱汽溫一般小于525℃，低于設計值15～20℃，降低了整臺機組的經濟性。

低負荷主蒸汽溫度較設計偏低，后屏過熱器金屬壁溫高。改造后由于低氮燃燒器改變了鍋爐燃燒的工況，鍋爐個受熱面，過熱器、再熱器輻射、半輻射、過熱吸熱量比例發生了變化，受燃燒器燃燒器四角切圓的影響和爐膛煙汽殘余旋轉的影響，特別是在低負荷階段，為了達到降低爐膛出口煙汽NOx含量，SOFA開度較大，燃燒推遲、火焰中心上移較多，下排風開度較小，煙溫偏斜后屏過熱器壁溫高存在超溫的風險。因此擺角的擺動受到影響，一般不能低于30%，否則，后屏過熱器13點溫度有超溫的危險，過熱器一級減溫水調門設定不能太高，設定過高容易超溫，二級減溫水切手動全關，主蒸汽溫度在535℃左右，達不到額定參數，且一級減溫水量大增，降低了整臺機組的經濟性。

表1 燃燒器改造前后NOx對比表

表2 大唐寶雞熱電廠主再熱參數設計規范

鍋爐再熱器出口溫度偏差大。受燃燒器四角切圓的影響和爐膛煙汽殘余旋轉的影響，特別是在低負荷階段，下部二次風開度較小，爐膛煙汽殘余旋轉的影響明顯增強，鍋爐兩側煙汽偏差增大，燃燒器改造后風量配比發生了變換，下部二次風比以前更小，固態出渣爐底漏風較大，且A側漏風明顯比B側漏風大，因此爐膛漏風進一步加劇了鍋爐兩側煙汽偏差，造成鍋爐左右側出口再熱器溫偏差較大，一般在8～12℃，再熱汽溫達不到額定值，降低了整臺機組的經濟性。

試驗分析研究的必要性

低負荷占全年三分之一時間。大唐寶雞熱電廠裝機容量2×330MW機組，以目前電力行業的形式及發展趨勢，我廠也只有在供熱期間，因供暖需求，才有大負荷的情況，在供熱以外的8個月時間，以目前陜西省電廠裝機容量遠超過用戶需求的一半，以及降雨天汽，水電大發的情況下，我廠的機組的單機負荷只有50%左右，全廠低負荷運行期占全年三分之一還要多。

對供電煤耗的影響。大唐寶雞熱電廠2×330MW機組采用的是上海鍋爐有限公司生產的1065t/h亞臨界自然循環鍋爐，主燃料設計為燃煤，作為燃煤鍋爐，煤炭市場的變化嚴重影響著企業的發展效益，而近年來，煤炭市場又有復蘇的趨勢，因此，節能降耗已經迫在眉睫，對于燃煤機組，過熱汽溫每提高1℃，供電煤耗下降0.091g/kwh，再熱汽溫每提高1℃，供電煤耗下降0.08g/kwh，因此降低供電煤耗成為重中之重。

提高主再熱汽溫的試驗分析研究

為了改善低負荷下主再熱汽溫偏低的問題，對磨煤機的運行方式、氧量、二次風和SOFA風配比對主再熱汽溫額調節作用進行了分析研究，共進行了三次試驗，聯合磨煤機的運行方式、氧量、二次風和SOFA風配比，找到最佳的運行參數。

試驗一：負荷175MW，保持A、B、C磨運行，調節AA、層、AB層二次風、SOFA風門開度，提高爐膛風箱差壓和氧量，通過調整，煤粉在經過還原區后能及時與二次風混合，強化燃燒，降低后屏過熱器13點溫度，提高再熱汽溫。AA、層、AB層二次風、SOFA開度對主再熱汽溫的影響，由試驗中可以發現，開大AA、層、AB層二次風、提高爐膛差壓后屏過熱器13點溫度明顯降低，一級減溫水設定提高，主蒸汽溫度達到額定值，鍋爐左右側再熱汽溫明顯偏小，當SOFA1風量太大，再熱器溫較為明顯降低，表明下部SOFA風由于與煤粉汽流溫度存在較大的溫差，會對還原區煤粉燃燒起到冷卻作用，不利于提高再熱汽溫。

試驗二：負荷175MW，因A、B、C運行，再熱汽溫離額定參數差10℃左右，后屏過熱器13點溫度下降至安全線以下，因AA層二次風口更小，二次風強度大，能更有效防止爐膛漏風的影響，我們保留A磨運行，為了提高火焰中心，將B磨切換為D磨運行，保持A、C、D磨運行，氧量和SOFA變化對再熱汽溫的影響見表2，試驗中，先降低氧量，關小二次風門開度，開大SOFA2開度，維持風箱差壓不變，結果發現對再熱汽溫影響變化不大，后屏過熱器13點溫度上升較大。原因是低負荷適當提高氧量，當過量空汽通過SOFA風門噴入爐內，遠大于燃盡階段燃料燃燼所需要的風量，超出部分成為爐內的冷卻風，使爐膛出口煙汽溫度降低，不利于提高再熱汽溫，且燃燒器燃燒器四角切圓的影響和爐膛煙汽殘余旋轉的影響增大，13點溫度上升較大，燃燒器擺角較高，一級減溫水設定較低，主蒸汽溫度調整受到影響，不利于主蒸汽溫度的提高。通過實驗發現，運行氧量由目前的4.2%降至3.7%為宜，適當提高爐膛風箱差壓，強化煤粉燃燒，有利于降低后屏過熱器13點溫度降低，提高主再熱汽溫，提高風箱差壓，關小下層SOFA風，減少在還原脫氮區的燃燒時間，在燃燼區增大SOFA風量，保證煤粉充分燃燼，使火焰中心上移，能夠很好的降低后屏過熱器13點溫度，提高主再熱汽溫。

試驗三：負荷175MW，維持氧量不變，研究不同磨煤機組合時SOFA變化對主再熱汽溫的影響，維持C、D磨運行，試驗A、B、E磨運行配合C、D磨運行。試驗結果見表3，試驗發現，下3臺和上3臺磨煤機運行不如中間兩臺磨煤機對主再熱汽溫的影響大，其中已ACD磨運行較佳，原因是A磨運行，有助于強化煤粉燃燒，降低后屏過熱器13點溫度，提高主汽溫度，再熱汽溫不受影響，上3臺磨煤機運行增加煤粉推遲燃燒的影響，后屏過熱器13點溫度較高，不利于主蒸汽溫度的調整，且不利于爐膛NOx的生成、排煙溫度、及飛灰中的含碳量的控制，中間磨煤機運行時，控制SOFA風的開度，由下及上逐漸增加SOFA的開度，保持較高的爐膛差壓，能夠很好的降低后屏過熱器13點壁溫，提高主再熱汽溫。

表3 實驗一 2016.03月27

表4 試驗二 2016.04.08

表5 試驗三 2016.04.20

湖南大唐節能科技有限公司制造的采用水平布置、對置丘體高濃縮比隱形低氮燃燒器，爐膛NOx排放濃度大大降低，但也出現了低負荷主、再熱汽溫達不到額定值，后屏過熱器13點金屬壁溫高，鍋爐再熱器出口溫度偏差大的問題，通過控制磨煤機的運行方式、調整SOFA開度、二次風配比，控制爐膛風箱差壓、氧量措施，控制AA、AB層風的開度，SOFA開度由下及上，逐漸增加，維持一定的爐膛差壓，氧量由4.2降至3.7，通過調整燃燒器擺角的方法，解決了后屏過熱器13點溫度高的問題，提高了主蒸汽溫度，降低了鍋爐兩側煙溫偏差，提高了再熱汽溫?；窘鉀Q低負荷主再熱汽溫低問題，主再汽溫提高10～15℃，機組的供電煤耗約降低1.495g/kwh，全年低負荷發電量按10.15億千瓦時計算，全年節約標煤量1518噸。

表6 試驗前后對比表

（作者單位：大唐寶雞熱電廠）