600MW亚临界锅炉低氮燃烧器改造及燃烧优化的节能效果分析

600MW亚临界锅炉低氮燃烧器改造及燃烧优化的节能效果分析

张丽珠刘振军郝建华

内蒙古达拉特发电厂内蒙古达拉特014300

摘要：在锅炉低氮燃烧器改造中，从结构及原理上对燃烧器进行了针对性很强的优化设计，并通过投运前的冷态一次风调平、二次风配风优化调整，总结出多项针对不同负荷、不同煤种的燃烧调整措施，极大的预防和控制了锅炉结焦、减少了各项热损失、提高了锅炉效率和带负荷能力。

关键词：燃烧器；NOX；燃烧调整；结焦；节能

某电厂锅炉型号SG-2093/17.5-M912，为亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉，单炉膛∏型紧身封闭布置，四角切向燃烧，锅炉采用摆动式燃烧器调温，四角布置、切向燃烧，单炉膛、固态排渣、全钢架悬吊结构、平衡通风。锅炉采用正压直吹式制粉系统，配六台HP1003型中速磨煤机。

1改造前燃烧器的布置及结构

每角燃烧器风箱分成十四层，其中六层为一次风喷咀，其余八层为二次风喷咀。一、二次风呈间隔排列，在一次风喷口周围布置有周界风，采用（SBWL-CFS）一次风对冲，二次风同心正反切燃烧系统，燃烬风（OFA）和部分消旋二次风，使炉内气流的旋转强度具有一定的可调性。下部的启转二次风BC及AB、CD、EF层油二次风与一次风喷咀分别顺时针偏转15o及4.5o，它们牵引对冲的一次风粉形成了作顺时针旋转的炉内主气流。上部的消旋二次风OFA、FF和EF与一次风喷咀逆时针偏转25°和20°，它们能起到减轻和消除炉内燃烧末期气流残余旋转的功能。AA层二次风考虑托粉，故不做偏转。采用不同的二次风偏转结构使炉内空气动力场有利于稳定燃烧，降低NOx排放和减少结渣。燃烧器一次风喷咀采用等间距布置，间距为1860mm，总距离为9300mm。

2低氮燃烧器改造

低氮燃烧改造采用区段控制低氮燃烧技术，在主燃烧器上部增设了四层燃尽风喷嘴及相应的燃尽风道、燃尽风箱、风箱挡板、挡板执行机构、风量测量装置等，更换了水冷壁喷口管屏，将原垂直浓淡燃烧器改为水平浓淡燃烧器，并对喷口尺寸和间距进行了改动，对二次风喷口面积进行相应的调整。

低氮燃烧改造采用翼型导流浓淡+偏置周界风+偏置部分二次风(CFS)+SOFA燃烧技术。燃烧器仍采用四角切圆燃烧大风箱结构，全摆动式燃烧器，更改五层一次风为翼型导流浓淡燃烧器（最下层为微油点火燃烧器），燃尽高度保持不变。

本次改造在主燃烧器上方增设四层SOFA风，SOFA仍然布置在炉膛的四角，距离最上层一次风喷口约9.413m。根据锅炉的负荷变化情况，投运不同层数SOFA二次风喷口。SOFA燃烧器喷口可以上下摆动，用来调节火焰中心和控制飞灰和降低NOX最佳值，同时，SOFA燃烧器二次风喷口可做手动水平摆动，用以调节切圆燃烧在炉膛出口产生的残余旋流而造成的烟温偏差，控制合理的减温水量。

3改造后的燃烧优化调整

本次燃烧优化调整，主要是在一次风针对当时煤种保持最佳的风量和风速（保持磨煤机出口温度在70℃，冷风门全关）情况下，通过氧量及二次风小风门开度的调整，观察汽温、减温水量、排烟温度、辅机电流、NOX排放值、炉内火焰强弱及锅炉结焦情况来确定不同负荷下对应的最佳氧量曲线和二次风小风门开度曲线。

通过多次试验，得出的燃烧配风方案见表3-1

表3-1燃烧配风方案

4低氮燃烧器改造的节能分析

4.1改造前后参数对比，见表4-1.

表4-1低氮燃烧改造前后主要参数对比

4.2改造经济效果分析

改造后锅炉热效率略有提升，这是脱硝改造机组所少见的，原因主要在于改造前锅炉水冷壁区域结焦严重，固体不完全燃烧增大，同时辐射换热减少使得后部对流换热剧增，减温水量增大，排烟热损失增大导致锅炉热效率偏低。

4.3结焦的预防与控制

由于低氮燃烧器改造采用翼型导流浓淡煤粉燃烧器的独特设计，

水冷壁附近处于相对较强的氧化性气氛，水冷壁区域壁面的结焦现象明显改善，目测未见有片状带管印的焦块落下，吹灰时有碎状的小焦落下，这主要是因为燃煤本身的易结焦性引起。从低过出口过热汽温能保持在420℃以下，减温水量大幅减少，后屏过、低温过管壁超温不再出现，省煤器出口烟温下降等参数来看，水冷壁的辐射吸热明显增强，也说明水冷壁的干净程度大幅改善。

4.4减温水量对比分析

改造前过、再热汽温的控制非常困难，一般情况下过热器一、二级、再热器减温水门都处于全开状况，燃烧器摆角至最下位，还要通过提高给水压力，频繁吹灰，甚至降负荷来控制汽温。从表4-1看到改造后过、再热器减温水量明显减少，可以不利用其他手段就很好地控制汽温在要求范围内。

4.5减少吹灰次数

改造前不论负荷高低，炉膛吹灰每班至少要进行一次，长吹灰器每天至少要进行两次，否则汽温很难控制。频繁的吹灰不仅浪费了大量的高效蒸汽，也对受热面管壁造成了伤害。改造后由于参数有了大幅改善，吹灰次数也做了相应调整，炉膛吹灰每天最多进行两次，长吹灰器每天最多只进行一次。

4.6辅机耗电分析

由于改造后采用“缺氧燃烧”的配风策略，锅炉送风量大幅减少，送风机电流有了明显的下降。对应的锅炉烟气量应相应减少，引风机耗电率应有所下降，但因为同时进行了尾部烟道SCR脱硝改造，增加了烟道阻力，引风机电流反而上升很多，因此，该部分的节能效果不能直接反映出来。

4.7改造环保效益分析

按照脱硝设计参数，NOx原始排放浓度为500mg/m3，按本机组年利用小时数为5822计算。则未进行NOx治理前，本机组年NOx排放总量为6250t；加装脱硝装置后，NOx排放浓度控制在100mg/m3以下，年NOx排放总量为1032t，减排5218t。

5结语

本次改造从结构上起到了预防和控制结焦的作用，通过燃烧优化调整，得出不同负荷下最佳配风方案并严格实施，结焦问题基本解决，减温水量大幅下降，锅炉的可操控性明显增强，经济效益明显提升。