许昌龙岗发电有限责任公司 河南许昌 461690
摘要：在国内已有许多电厂将原来锅炉的普通燃烧器改造成为了低NOx燃烧器，在降低NOx排放方面取得了明显的成效。由于NOx的产生与燃烧控制有着密切的关系，因此即使采用了低NOx燃烧器仍然需要在锅炉运行中进行优化调整。
关键词：350MW燃煤锅炉；低氮燃烧器；改造调整
国内火电厂早期投运的锅炉低氮燃烧技术相对落后，NOX排放浓度普遍较高，相对而言，低氮燃烧器改造是一种经济、有效的减排方法。因此，低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术。
一、工程简介
许昌龙岗发电有限公司一期工程2×350MW机组#1锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司有限公司采用美国CE公司引进技术并在技术优化的基础上设计制造的亚临界、中间一次再热、控制循环汽包炉，该炉为单炉膛、平衡通风、四角切圆燃烧方式，过热汽采用两级喷水调温、再热汽采用摆动喷燃器调温，异常情况采用喷水减温。
二、改造前#1炉效率及烟气成分数据
1、锅炉低氮燃烧器改造前锅炉效率试验主要数据
改造前锅炉效率较高，但是燃用现有煤种超出设计值50t/h，并且为了保证较低的NOx排量而低氧运行，造成了主再热汽温度、减温水量和排烟温度升高，SCR前实测NOx排放值在400mg/Nm3以上，CO在氧量小于2%的情况下急剧升高。
三、锅炉低NOx燃烧器改造措施
采用双尺度燃烧技术对锅炉燃烧器进行较大规模的改造，更换现有燃烧器组件，对燃烧器进行重新布置：
1、改变炉内切圆直径，#1、#3角切圆由原来的864mm增加至1181mm，#2、#4角切圆维持不变。下端部AA二次风、一次风和SOFA燃尽风为逆时针方向旋转，其他二次风改为与一次风6°角偏置，顺时针反向切入，形成横向空气分级。
2、四角主燃烧器全部更换，相应风门执行器换新，燃烧器采用新的整体上下摆动机构，一次风喷口±20°摆动范围，二次风喷口±30°摆动范围。
3、A、B层一次风喷口标高保持不变，C、D、E层一次风标高下移；C、D、E一次风喷口采用上下浓淡、中间带稳燃钝体的燃烧器。
4、重新合理分配二次风量，取消部分中间二次风室，采用新的二次风室结构，调整主燃烧器区一二次风喷口面积，使一次风速满足入炉煤种的燃烧特性要求，适当减少主燃烧器区域的二次风量，形成纵向空气分级。
5、在EE层二次风顶端，新增一层紧凑型燃尽风OFA贴壁风；采用节点功能区技术，在CD层二次风喷口和EE层二次风喷口两侧加装贴壁风。
6、将原燃烧器上部两侧墙大风箱上盖打开，向上延接SOFA燃尽风道，与原大风箱结构相似，保持较大的流通面积，形成统一的等压大风箱，阻力小，供风量能得到满足。
四、改造后效果
1、降低NOx、CO效果显著
锅炉燃用现有煤种，在165至350MW负荷间、保证锅炉效率的前提下，NOx排放量可以稳定控制在200mg/Nm3以内，CO排放浓度100ppm以内，较改造前的排放指标大幅度降低。
2、锅炉效率较改造前有所提高
在165至350MW负荷之间，修正后锅炉效率可以保证在93%以上，高于改造前锅炉效率。各项热损失中，排烟损失最大，其次是机械未完全燃烧热损失。
3、主燃烧器摆角试验
主燃烧器摆角试验在260MW负荷下进行，投入主、再热汽温自动调节，将摆角逐渐向下后，减温水流量随之降低，说明主燃烧器摆角对汽温影响较大，调节特性明显；同时随着摆角向下，还原区相对增大，有降低氮氧化物的作用。
4、SOFA燃尽风摆角试验
SOFA燃烧器摆角试验在260MW负荷下进行，投入主、再热汽温调节自动，将摆角逐渐向下后，减温水流量随之小幅降低，SOFA燃烧器摆角对汽温的影响没有主燃烧器摆角的影响大；同时随着摆角向下，还原区相对减小，氮氧化物会明显升高。
5、风门开关试验结果
（1）开大周界风门可以促进煤粉提前着火，降低火焰高度，减温水量下降明显，NOx轻微下降。
（2）开大助燃二次风门，由于一、二次风有6°夹角，风粉混合较晚，燃烧反应相应延缓，所以对减温水流量影响较小，而且由于后期混合于较高温度区域，造成NOx略有升高。
（3）开大SOFA燃尽风，降低了主燃区的氧量，造成火焰上移，减温水量上升明显，降低NOx效果最明显。
五、运行操作
1、本次低氮燃烧器改造，炉内燃烧特性发生改变，采用试验后确定的低氮配风方式，增氧汽温降低，减氧气温升高，所以要严格控制氧量在规定范围内，任何情况下省煤器出口氧量不要低于2%，氧量过低是造成主、再热汽温及减温水量升高的主要原因。
2、升负荷时，应该提前适当增加风量，然后再增加煤量，防止主燃区缺氧燃烧，造成火焰中心上移、汽温快速升高；同样，减负荷时，应该先减煤，然后及时减少风量，防止主燃区氧量增大，汽温快速下降。但是在机组实际运行情况中发现，增加负荷时，风量调节明显滞后于煤量的变化，造成主汽压力和主再热汽温大幅波动，应投入氧量自动，保证风量能够提前、及时跟踪。
3、摆角的控制中，高负荷时，减温水量较大情况下，采用主燃烧器摆角控制汽温，SOFA在水平位置为最佳，以保证其射流具有较强穿透性，才能实现全炉膛覆盖，起到调节烟温偏差作用；200MW以下负荷运行时，为保证汽温及NOx的正常，可以适当上摆SOFA。
4、优化上煤方式。目前C、E原煤仓上褐煤，考虑改为D、E原煤仓上褐煤，褐煤的挥发份较高，将褐煤布置在最上两层燃烧器有利于降低NOx排放值和飞灰含碳量。
5、负荷在165MW—200MW的配风原则：保证A、B、C三台磨煤机运行，最大限度降低磨通风量，相应减少了主燃区的氧量；送风机动叶关至最小，注意干渣机检查门和炉膛看火孔如有漏风处，应进行密闭；为了较好地在炉膛垂直高度上分配二次风量，应将四层SOFA燃尽风全部开到100%，并且燃尽风可以适当上摆，以便在最不利的情况下降低NOX和提高再热汽温。
6、负荷在200MW—260MW的配风原则：应保证A、B、C、D四台磨煤机运行，在扩大还原区的同时，保证了主燃烧器区域的较高煤粉浓度；在磨煤机出力允许范围内，尽量降低磨入口风量。
7、负荷在260MW—350MW的配风原则：严格执行配风操作卡片，SOFA燃尽风门保持在50%，用燃烧器摆角调整主再热汽温。
8、通过二次风门在热态工况下开度试验，确定了NOx与锅炉各项参数指标俱佳的风门开度，以后应按照以下规定执行：严格执行配风操作卡规定的氧量；周界风门在燃烧器停运后关闭至10%，根据磨煤量增加情况适当开大对应的周界风门，可以缓解压力波动幅度，降低火焰高度，减温水量明显减少；原则上，四层SOFA燃尽风在50%以上负荷即可以全部开启，如NOx值较低，可以适当关闭部分SOFA燃尽风；SOFA风门最低保证10%开度，防止高温区火焰烧损喷口；SOFA风门采用第一层开至100%以后，再开启第二层，直至四层全部开启的操作方法，避免四层SOFA风门同时在中间开度的现象。
9、针对高负荷时排烟温度较高，造成排烟热损失增大、锅炉效率降低的现象，采取措施：严格控制锅炉漏风量，对捞渣机、看火孔等不严密处进行封堵，最大限度降低这部分无组织进风对锅炉燃烧的影响；不要保持过低的氧量运行，由于缺氧燃烧，火焰中心上移后，炉内换热量的降低造成烟温升高，而且低氧的代价就是保持低风量运行，从而降低了空预器的放热能力，如此恶性循环会使排烟温度越来越高；根据空预器出入口差压判断积灰程度，差压升高时应立即进行吹灰；脱硝系统的投入，会使空预器沾污情况加重，影响换热效果。
结论
公司锅炉改造后氮氧化物排放质量浓度下降30%以上，达到国家环保局要求“飞灰和炉渣含碳有一定幅度的升高，锅炉效率变化不明显”，改造后炉膛火焰中心上移，减温水量增大，再热器壁温超温现象增加，基本在可控范围内，但主汽温和再热汽温有一定程度的降低。
参考文献：
[1]朱利军。300MW燃煤锅炉低氮氧化物燃烧的改造［J］。广东电力，2010
[2]黄成群。300MW燃煤锅炉NOx排放控制技术的选择［J］。冶金能源，2010
论文作者:巴乐
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：燃烧器论文; 锅炉论文; 风门论文; 风量论文; 温水论文; 负荷论文; 燃尽论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;