论文部分内容阅读
摘要：在对华电裕华热电有限公司#2炉低氮燃烧改造工程的介绍中分析了CEE高效低氮燃烧技术改造特性，意在为今后的燃煤锅炉低氮燃烧改造起到工程示范作用。
关键词：燃煤锅炉 脱销改造 SOFA低氮分级燃烧
目前中国发电能源构成以煤为主，火电厂是主要的氮氧化物NOX排放源[1-2]。NOX是大气的主要污染物之一[3]。面对日益严格的环保排放要求，华电石家庄裕华热电有限公司对该厂2#机组锅炉进行了CEE高效低NOx燃烧技术初步改造，在实现锅炉超低NOx排放的同时实现锅炉高效稳燃、防结渣、防高温腐蚀、低负荷不投油稳燃、锅炉少油点火稳燃的特性。
1 裕华热电1025t/h锅炉概况
1.1 机组介绍 河北华电石家庄裕华热电有限公司（2×300MW）2#机组锅炉为SG 1025/17.5 M729型亚临界压力一次中间再热自然循环锅炉，单炉膛四角切向燃烧，烟气挡板调温，中储式钢球磨热风送粉，半露天布置，全钢架悬吊结构，平衡通风，固态机械除渣。
1.2 燃烧系统 燃烧器采用北京普瑞博纳燃烧技术有限公司的PPR燃烧器技术、水平浓淡风煤粉燃烧器和燃烧系统配风技术，布置在炉膛下部四只切角上。每组燃烧器由6只煤粉喷咀，8只二次风喷咀，2只三次风喷咀组成，其中在3层二次风喷咀中设置了轻油枪并相应配备一只高能点火器。
2 CEE高效低氮燃烧技术改造特性
改造整体上采用了SOFA低氮分级燃烧技术，炉膛下部为主燃烧区域，炉膛上部为燃尽区域，炉膛中间为NOx还原区域。①保持主燃烧器下端部标高不动，将主燃烧器高度变为9265mm。②采用分级燃烧的高位分离燃尽风系统，燃尽风喷嘴中心线距最上层一次风煤粉燃烧器中心的分离高度为6864mm；距最上层三次风燃烧器中心线的分离距离4894mm。③主燃烧器区域的二次风切圆组织形式维持原设计。④燃尽风燃烧器采用单级布置，四层大宽高比的刚性射流喷嘴，水平方向分三方向预置射流进行大覆盖射流组织，燃尽风喷嘴垂直摆动正负15度，满足一定的汽温调节及NOx调节的需求。⑤在主燃烧器区域的第二层煤粉燃烧器以上区域，布置5层双向贴壁风喷嘴和射流，与四墙水冷壁平行进入炉膛。⑥在每根三次风风管上加装支管及可调缩孔，将原三次风分割一路布置在下面CD、DE煤粉喷嘴之间。分割到下面的三次风量占总风量的1/3左右，射流方向及速度同二次风射流。
2.1 更换上下浓淡分离一次风煤粉燃烧器 在主燃烧区域，将原设计的上下浓淡分离一次风煤粉燃烧器全部改为对置丘体高效浓淡分离装置的水平浓淡风煤粉燃烧器，保证浓一次风煤粉射流反切12度进入炉膛向火面，不仅强化煤粉的着火稳燃，且通过控制煤粉燃烧初期的氧量极大地抑制了NOx的生成。利用一次风风筒内布置的对置丘体对浓侧煤粉进行导流反切进入炉膛，而喷嘴钝体仅作分隔浓、淡一次风之用，同时起到稳燃的作用，这样钝体就不会受煤粉颗粒的撞击磨损，大大增加了钝体的工作寿命。
2.2 优化主燃区辅助风喷嘴结构及性能 ①将原B、C、D、E、F层煤粉燃烧器上部的5层二次风改造为向火侧/背火侧的贴壁二次风组合喷嘴，防止炉膛燃烧区域的水冷壁结渣及高温腐蚀。②减小油风室二次风的流通面积，以减小油风室旋流风的流量，降低对炉膛切圆燃烧流场的影响；同时将中油风室二次风喷嘴改造为带贴壁风的喷嘴结构，以保护水冷壁，防止结渣及高温腐蚀。③提高下端部风喷嘴的射流刚性，以增强托粉效果，减小大渣含碳量。④所有喷嘴外壁面与风室隔板、风箱角钢的间距不大于6mm，减小漏风量。
2.3 重新布置并整体改造原三次风系统 ①将原两层三次风G、H改造为四层三次风燃烧器，即分别拿出1/3的三次风流量给在下部的两层g、h三次风燃烧器。②下部g、h三次风燃烧器分别位于C、D层一次风及D、E层一次风煤粉燃烧器之间；由于在两层煤粉燃烧器中间，所以需要布置双向贴壁风及上下二次风结构（非贴壁风）以保证在该层三次风不投运的情况下有足够的二次风进入，保证该层上下煤粉燃烧器燃烧的稳定性。③在原三次风每个风管上加装下层三次风支管、可调电动阀门以及压力测点并引入DCS控制，以确保下层三次风维持合适的喷嘴流速。
2.4 布置SOFA燃尽风系统 本次改造将主燃烧器区进行压缩，增加还原区和燃尽区的高度；在距主燃烧器最上层一次风煤粉燃烧器喷嘴6.5米左右的位置，布置了4层共8只刚性SOFA燃尽风喷嘴，约占总风量的30%，它首先保证了主燃烧器区与高位燃尽风之间有足够的还原高度，构成了主燃烧区与燃尽区之间的NOx还原区，这是降低燃料型及热力型NOx的主要手段；同时，所有燃尽风喷口均设计为预偏置反切喷口，还可以有效地降低炉膛出口烟温偏差、气温偏差。
3 结语
裕华热电有限公司通过对燃烧器，燃尽风系统改造和优化，实现了机组负荷大于50%BMCR工况下锅炉的NOx排放浓度保证均不超过550mg/Nm3（O2=6%），迈出了烟气脱销治理工作的第一步，同时有效防止了水冷壁结渣与高温烟气腐蚀、水冷壁爆管等影响锅炉安全运行问题的出现，为今后燃煤锅炉的低氮排放改造指示了一种崭新的燃烧控制技术。
参考文献：
[1]刘文.低氮燃烧技术在旺隆电厂420t/h燃煤鍋.炉上的应用[J].锅炉制造，2011（4）：27～29.
[2]于明金，解海龙，樊睿源等.燃煤电站锅炉低NOx.燃烧技术初探[J].电站系统工程，2006，22（2）.
[3]周新雅.大型燃煤电站锅炉低氮燃烧技术分析及应用策略[J]. 华东电力，2003（10）.
关键词：燃煤锅炉 脱销改造 SOFA低氮分级燃烧
目前中国发电能源构成以煤为主，火电厂是主要的氮氧化物NOX排放源[1-2]。NOX是大气的主要污染物之一[3]。面对日益严格的环保排放要求，华电石家庄裕华热电有限公司对该厂2#机组锅炉进行了CEE高效低NOx燃烧技术初步改造，在实现锅炉超低NOx排放的同时实现锅炉高效稳燃、防结渣、防高温腐蚀、低负荷不投油稳燃、锅炉少油点火稳燃的特性。
1 裕华热电1025t/h锅炉概况
1.1 机组介绍 河北华电石家庄裕华热电有限公司（2×300MW）2#机组锅炉为SG 1025/17.5 M729型亚临界压力一次中间再热自然循环锅炉，单炉膛四角切向燃烧，烟气挡板调温，中储式钢球磨热风送粉，半露天布置，全钢架悬吊结构，平衡通风，固态机械除渣。
1.2 燃烧系统 燃烧器采用北京普瑞博纳燃烧技术有限公司的PPR燃烧器技术、水平浓淡风煤粉燃烧器和燃烧系统配风技术，布置在炉膛下部四只切角上。每组燃烧器由6只煤粉喷咀，8只二次风喷咀，2只三次风喷咀组成，其中在3层二次风喷咀中设置了轻油枪并相应配备一只高能点火器。
2 CEE高效低氮燃烧技术改造特性
改造整体上采用了SOFA低氮分级燃烧技术，炉膛下部为主燃烧区域，炉膛上部为燃尽区域，炉膛中间为NOx还原区域。①保持主燃烧器下端部标高不动，将主燃烧器高度变为9265mm。②采用分级燃烧的高位分离燃尽风系统，燃尽风喷嘴中心线距最上层一次风煤粉燃烧器中心的分离高度为6864mm；距最上层三次风燃烧器中心线的分离距离4894mm。③主燃烧器区域的二次风切圆组织形式维持原设计。④燃尽风燃烧器采用单级布置，四层大宽高比的刚性射流喷嘴，水平方向分三方向预置射流进行大覆盖射流组织，燃尽风喷嘴垂直摆动正负15度，满足一定的汽温调节及NOx调节的需求。⑤在主燃烧器区域的第二层煤粉燃烧器以上区域，布置5层双向贴壁风喷嘴和射流，与四墙水冷壁平行进入炉膛。⑥在每根三次风风管上加装支管及可调缩孔，将原三次风分割一路布置在下面CD、DE煤粉喷嘴之间。分割到下面的三次风量占总风量的1/3左右，射流方向及速度同二次风射流。
2.1 更换上下浓淡分离一次风煤粉燃烧器 在主燃烧区域，将原设计的上下浓淡分离一次风煤粉燃烧器全部改为对置丘体高效浓淡分离装置的水平浓淡风煤粉燃烧器，保证浓一次风煤粉射流反切12度进入炉膛向火面，不仅强化煤粉的着火稳燃，且通过控制煤粉燃烧初期的氧量极大地抑制了NOx的生成。利用一次风风筒内布置的对置丘体对浓侧煤粉进行导流反切进入炉膛，而喷嘴钝体仅作分隔浓、淡一次风之用，同时起到稳燃的作用，这样钝体就不会受煤粉颗粒的撞击磨损，大大增加了钝体的工作寿命。
2.2 优化主燃区辅助风喷嘴结构及性能 ①将原B、C、D、E、F层煤粉燃烧器上部的5层二次风改造为向火侧/背火侧的贴壁二次风组合喷嘴，防止炉膛燃烧区域的水冷壁结渣及高温腐蚀。②减小油风室二次风的流通面积，以减小油风室旋流风的流量，降低对炉膛切圆燃烧流场的影响；同时将中油风室二次风喷嘴改造为带贴壁风的喷嘴结构，以保护水冷壁，防止结渣及高温腐蚀。③提高下端部风喷嘴的射流刚性，以增强托粉效果，减小大渣含碳量。④所有喷嘴外壁面与风室隔板、风箱角钢的间距不大于6mm，减小漏风量。
2.3 重新布置并整体改造原三次风系统 ①将原两层三次风G、H改造为四层三次风燃烧器，即分别拿出1/3的三次风流量给在下部的两层g、h三次风燃烧器。②下部g、h三次风燃烧器分别位于C、D层一次风及D、E层一次风煤粉燃烧器之间；由于在两层煤粉燃烧器中间，所以需要布置双向贴壁风及上下二次风结构（非贴壁风）以保证在该层三次风不投运的情况下有足够的二次风进入，保证该层上下煤粉燃烧器燃烧的稳定性。③在原三次风每个风管上加装下层三次风支管、可调电动阀门以及压力测点并引入DCS控制，以确保下层三次风维持合适的喷嘴流速。
2.4 布置SOFA燃尽风系统 本次改造将主燃烧器区进行压缩，增加还原区和燃尽区的高度；在距主燃烧器最上层一次风煤粉燃烧器喷嘴6.5米左右的位置，布置了4层共8只刚性SOFA燃尽风喷嘴，约占总风量的30%，它首先保证了主燃烧器区与高位燃尽风之间有足够的还原高度，构成了主燃烧区与燃尽区之间的NOx还原区，这是降低燃料型及热力型NOx的主要手段；同时，所有燃尽风喷口均设计为预偏置反切喷口，还可以有效地降低炉膛出口烟温偏差、气温偏差。
3 结语
裕华热电有限公司通过对燃烧器，燃尽风系统改造和优化，实现了机组负荷大于50%BMCR工况下锅炉的NOx排放浓度保证均不超过550mg/Nm3（O2=6%），迈出了烟气脱销治理工作的第一步，同时有效防止了水冷壁结渣与高温烟气腐蚀、水冷壁爆管等影响锅炉安全运行问题的出现，为今后燃煤锅炉的低氮排放改造指示了一种崭新的燃烧控制技术。
参考文献：
[1]刘文.低氮燃烧技术在旺隆电厂420t/h燃煤鍋.炉上的应用[J].锅炉制造，2011（4）：27～29.
[2]于明金，解海龙，樊睿源等.燃煤电站锅炉低NOx.燃烧技术初探[J].电站系统工程，2006，22（2）.
[3]周新雅.大型燃煤电站锅炉低氮燃烧技术分析及应用策略[J]. 华东电力，2003（10）.