皖能马鞍山发电有限公司锅炉低氮技改后问题的探讨

皖能马鞍山发电有限公司锅炉低氮技改后问题的探讨

钟国胜

（身份证号码：34050219740702xxxx皖能马鞍山发电有限公司）

摘要：自环保部《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》环发［2015］64号文实施以来，各级政府对环保监管越来越严，要求越来越高。各火电厂原设计均不能满足超低排放要求，势必要通过技术改造才能享受到环保电价。由于各厂设备选型不同，所以同型号机组没有相同的最佳改造方案。只有改造后，在运行、检修维护中发现问题，不断摸索，才能找到更加优化方案。

关键词：火电厂；低氮改造；问题探讨

1.现场简介

皖能马鞍山发电有限公司2×660MW锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、全钢架悬吊结构Π型锅炉。锅炉型号为SG-2101/25.4-M988。锅炉采用冷一次风正压直吹式制粉系统，配6台ZGM113G型中速磨煤机。为实现锅炉超低排放目标，需将排放烟气中的NOx降至50mg/m3以下。在当前燃用煤质多变，机组负荷变化率大，NOx实际排放通常在200~400mg/m3范围变化，单纯依靠脱硝系统采用喷氨提高脱硝效率方式降低NOx排放，不仅不经济，还可能引起NH3逃逸高，降低催化剂的使用寿命和空预器堵塞等不利影响，对机组的安全连续运行造成危害。为了落实安徽省四部委共同下发文--皖发改能源【2017】405号文件精神，争取100小时奖励计划电量。委托西安热工院联合上海锅炉厂对低氮燃烧系统进行了改造，进一步实现低氧、分级燃烧方式，降低SCR入口NOx排放水平，减轻SCR脱硝压力，实现超低排放。

2.改造内容

2.12017年2号炉在C修中对原燃烧系统C、D、E和F层一次风喷口、喷管进行重新设计和更换，其中一次风采用耐高温耐磨的合金钢铸造工艺的反切喷口，喷管材质采用耐磨铸钢进行升级并增加导向叶片，形成水平方向浓淡分离的一次风反切（6°）燃烧方式。

2.2缩小主燃烧区域AB/BC/CD/DE/EF层二次风喷口面积，保证二次风气流刚性，降低主燃烧区域过量空气系数，满足低氮燃烧需要。中间直流风喷口面积减半；相对原主燃区，改造后主燃区面积下降4.79%。

3.改造前后状况对比

3.1通过燃烧器及二次小风门的改造，进一步强化了空气分级燃烧，尤其在低负荷，对缓解脱硝系统压力，降低喷氨量，延长催化剂寿命，提高再热汽温，效果比较明显；

3.2改造后CDE层二次风混合较为困难，不完全燃烧阶段过长，锅炉Q3、Q4损失增加。加负荷阶段壁温易超温，影响锅炉安全运行。

4.运行调整措施

在日常运行调整中，值班员要清楚改造项目、数据及所产生影响的理论支撑，结合现场运行状况，加以调整、总结，在保证安全的前提下，如何平衡降低NOX生成和降低飞灰、炉渣含碳量及安全运行。

4.1、如何调整好锅炉运行工况，主要就是组织好风、煤、水的搭配。在协调控制下，煤是负荷的函数，只能短时微调，制粉系统运行方式的调整也相比较固定。水又是跟随煤量变化而变化，也只能微调，而风的种类较多，作用又各不相同，同一种风，在不同位置，对燃烧的影响大相径庭。

4.2、一次风量，一次风起着输送、干燥煤粉和提供初始燃烧的氧量。所以一次风量主要取决于煤质条件。当煤质确定时，一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性的影响是主要的。一次风量过大，较粗的煤粉惯性大，容易穿过剧烈燃烧区而落下，造成炉渣大，有时甚至使煤粉气流直冲对面的炉墙，引起结焦。而一次风量大磨煤机出粉会变粗。还有，燃烧推迟，这时炉膛出口烟温也会升高，不但可能使炉膛出口的受热面结渣，还会引起受热面超温等问题。

4.3、对于不同的燃料，由于它们的着火特性的差别较大，所需的一次风量也就不同。应在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。对一次风量的要求是，满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，满足输送煤粉的需要。如果同时满足这两个条件有矛盾，则应首先考虑输送煤粉的需要。

4.4、在燃烧高挥发份、低灰熔点煤时，一次风量应适当大一点。正常情况下，各负荷段一次风压如下，各运行磨煤机热风门节流较小，一次风机单耗较小，且燃烧稳定。

4.5、主燃烧器二次风，即周界风，在一次风喷口外缘。由于改造后，燃烧切圆变小，所以要减小风门开度。只有在燃烧高硫煤、低灰熔点煤时，防止喷燃器结焦烧毁要适当开大些。

4.6.预置偏角风，作用：1）给上游主气流补氧，改善还原性气氛，防止结焦、减轻高温腐蚀。阻隔气流贴壁，防止结焦、磨损和减小炉渣。调整情况同周界风。

4.7.主二次风及SOFA风，改造以后，一次风切圆变小，且高温火焰的粘度很大，二次风的加入比改造前困难提高了。二次风口面积减半，混入的二次风量是否足够，对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。所以二次大风箱压力要提高，以保证CDE层有合适的风速。改造前二次风箱压力在0.2-0.3KPa，现在满负荷时应在0.5KPa，300MW负荷时应不低于0.35KPa，才能有效地控制NOX的同时，也能控制飞灰含碳量。但要控制AB层二次风量不能过大，否则，富氧段、高温段增长，出口NOX急剧增加，违背了改造初衷。

二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制，从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。

本厂锅炉原基本设计理念是均等配风，但在低负荷，氧量较大，达到7-8，为了控制NOX，常采用倒三角形式配风，随着高水、高灰、低热值煤掺烧比例的增加这种配风方式给稳燃带来严重威胁！经过日常试验，我们可采取“细腰”配风方式配风，低负荷能兼顾NOX生成量和稳燃的要求。在低负荷时，首先减少中间层的总风量，以控制炉膛中上部温度，减少NOX生成量，还可以保证炉膛内NOX还原段的长度。而AB层风量适当大一些，以保证锅炉安全燃烧。

5.改造总结

5.1控制NOX排放效果显著，在40%BMCR负荷及以上工况时，均能实现超低排放要求。但低负荷期间Q3、Q4损失增加较多。

5.2在负荷变动率6KW/min的速率下，机组连续加负荷60MW以上时，分隔屏、后屏过热器壁温容易超温。

6.建议改善的地方

6.1主燃烧器一次风反切6°大了点，导致二次风混入过于困难，建议一次风反切4°。

6.2CDEF层二次风门高度减少一半，低负荷运行中大风箱压力较高，和AB层风量不易匹配，建议将DE二次风门高度适当增加。

6.3从锅炉调停临检情况看，改造后一次风反切挡板磨损严重，建议进一步提高挡板防磨等级。

参考文献：

[1]专著：《锅炉运行》ISBN：9787508378220《锅炉运行》编委会中国电力出版社

[2]《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）

[3]《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》环发［2015］64号文