熱風送粉鍋爐低氮燃燒改造新思路及實踐

摘 ?要：由于三次風量大、溫度低、且攜帶大量超細煤粉，熱風送粉鍋爐低氮燃燒改造難度很大。我廠#4爐低氮改造采用創新性的三次風分離技術，分離后濃的部分充當一次風，淡的部分充當燃燼風。本次改造取得了較好的效果。

關鍵詞：熱風送粉;三次風濃淡分離;低氮燃燒

1 設備概況

長安石門發電廠2×300MW火電機組采用HG-1021/18.2-PM27型亞臨界壓力、中間再熱、自然循環汽包鍋爐。鍋爐采用直流式燃燒器、四角布置、切向燃燒方式，共中B、C兩層采用雙通道自穩式燃燒器，其余采用“WR”燃燒器。一次汽布置2級噴水減溫器調節，分別布置在分隔屏入口和后屏過熱器出口處大的連接管上;二次汽溫度主要靠煙氣調溫擋板，在再熱冷段入口處設有兩臺事故噴水減溫器。

制粉系統為中間儲倉式熱風送粉，每臺鍋爐配備4臺埋刮板式給煤機和4臺型號為MTZ3570的低速筒式鋼球磨煤機，單磨標準出力40t/h。

2 存在問題

機組自投運起，鍋爐主要存在的以下問題：

（1）鍋爐的NOx排放濃度偏高，約為800mg/Nm3。

（2）鍋爐水冷壁區域結焦嚴重。

（3）鍋爐左右兩側煙溫偏差大。

（4）煤種適應性差。

3 低氮燃燒改造方案

3.1 熱風送粉鍋爐低氮改造難點

熱風送粉鍋爐低氮燃燒改造難點在于對三次風的處理。原設計是將風量大、溫度低、攜帶大量超細煤粉的三次風布置在主燃區的頂部。三次風造成主燃區呈富氧燃燒狀況，產生了大量的燃料型NOx;還導致還原性氣氛被破壞，降低了NOx還原的效果;低溫的三次風還影響低負荷時燃燒穩定性。

3.2 熱風送粉鍋爐低氮改造方案

經過招標，確定由中節環立為（武漢）能源技術有限公司負責#4爐低氮燃燒改造。本次改造采用不同于以往將三次風下移充當二次風的傳統方案，創新性的采用分離裝置，將三次風作濃淡分離處理，濃的部分布置在主燃區頂部，淡的部分充當SOFA風。

改造前后三次風系統布置見圖1;燃燒系統設計特點如下：（1）設計主燃區過量空氣系數為0.85左右，總過量空氣系數維持1.15～1.25之間。（2）將B層改為微油燃燒器，其余層均改為“對置丘體式水平濃淡”燃燒器;并對B、C層一次風標高重新調整。（3）采用高位分離燃盡風系統，在距離最上層一次風約7.5m～9m位置處增加布置2層淡三次風和3層燃盡風噴嘴。（4）主燃區上部部分噴口增加垂直擺動功能，燃燼風噴口增加水平及垂直擺功能，增加汽溫調節手段，擴大煤種適應性。

4 改造后鍋爐運行情況

改造完成后，經過廠家的調試，鍋爐運行情況達到了設計指標。相比采用傳統改造方案的#1、2爐，#4爐NOx排放更有優勢，結焦問題得到了解決，汽溫調節性能和低負荷燃燒穩定性更好，飛灰及大渣含炭量略有增加。

4.1 鍋爐運行數據（表1）

對比改造前后鍋爐的運行數據，在不同負荷下，爐膛出口煙氣中NOx的濃度降低了約40%。相較于改造前，鍋爐各項運行數據無明顯的改變，僅鍋爐的減溫水量略有增加。

4.2 鍋爐飛灰、爐渣含碳量變化情況（表2）

上表為改造前后鍋爐的飛灰、爐渣含碳量數據，改造前不同負荷下鍋爐的飛灰含碳量波動較大，改造后鍋爐飛灰含碳量波動較小。鍋爐燃料為高揮發分煙煤與低揮發分貧煤混合而成的摻配煤種，為保證制粉系統安全運行，控制煤粉細度R90≈15%，致使煤粉較難燃盡，飛灰及大渣含碳量略有增加。

4.3 鍋爐結焦情況

改造前鍋爐衛燃帶面積約164方米，結焦嚴重，此次改造將原來衛燃帶一分為二，減少單個衛燃帶的面積，防止結大塊的焦塊。另外，將一次風燃燒器更換為水平濃淡分離燃燒器，實現了“風包粉”，能夠有效防止煤粉貼壁。改造后，在燃用改造前相同的煤種時，鍋爐結焦情況大為緩解，汽溫穩定。

5 結論

石門電廠#4鍋爐低氮燃燒改造，創新性地對三次風進行濃淡分離。改造后，相同負荷下，爐膛出口煙氣中NOx的濃度降低了約40%，飛灰含碳量和爐渣含碳量略有增加，鍋爐水冷壁的結焦問題得到有效解決。改造結果證明了采用三次風濃淡分離的低氮燃燒改造取得了成功，比傳統改造方案更優異。

參考文獻

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作者簡介：喬鈺深1984，07-，男，河南平頂山人，本科，畢業于華北電力大學熱能與動力工程專業，助理工程師，從事鍋爐燃燒調整與檢修工作11年，現工作單位：長安石門發電有限公司生技部。