600MW进口亚临界旋流煤粉燃烧锅炉炉内低氮改造技术.pdf

第 4 5卷第 3期 2 O 1 4年 5月 锅 炉 技术 B0I LER TECH N0L0GY V0 l _ 45 ，NO ． 3 M a y ．，2 0 1 4 【 运行 与 改造】 6 0 0 MW 进 口亚临界旋流煤 粉燃 烧 锅炉炉 内低氮 改造 技术 姚建华 ， 1 ．上海电气 电站服务公 司，上 海 2 0 1 6 0 0 ； 李月 华 2 ．上海锅炉厂有 限公 司 ，上海2 0 0 2 4 5 摘要 近年来 ， 我 国环保要求 日趋严格 ， 对 国 内电站锅 炉机组 污染 物排放更 是提 出 了史 无前例 的高要求 。 针对某 电厂进 口的 日本 I HI 公司机组 ， 采用旋流燃烧技术 的 6 0 0 MW 墙 式对 冲锅炉 ， 通过 对锅炉 运行现状 的 分析 ， 了解 NO 排放偏 高的原因 ， 实施 了相应的炉 内低氮改造措施 ， 并达到 了比较理想的效果 。 关键词 煤 粉锅 炉 ；旋流燃烧 ；低 NO 改造 中图分类号 TK 2 2 9 ． 6 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 4 7 6 3 2 0 1 4 0 3 0 0 5 7 0 3 0 前 言 2 0世纪 8 0年代起 ， 中国从前苏联 、 美 国和 日 本等国进 口建设 了大批 3 0 0 Mw 以上等级 的亚 临界 和超 临界 机组 ， 这 些 机 组 的投 运 为 我 国改 革 开 放 以来 的社 会 发 展 和 经 济 建 设 做 出 了 巨 大 贡 献 。但 随着 近 年来 我 国对 环 保 要 求 的 日趋 严 格 ， 并 出 台 了 火 电 厂 大 气 污 染 物 排 放 标 准 GB 1 3 2 2 3 2 O l 1 ， 对 国 内 在役 锅 炉 机 组 污 染 物 排放提出了史 无前 例的高要求口 ] 。从 目前早 期 机组 的普遍 运行 情 况看 ， 针对 包 括 上 述 进 口锅 炉 在 内 的机组 实 施 炉 内 的低 氮 改 造 技 术 已经 势 在 必行 。 1 锅炉机组简 介 改 造 的 锅 炉 为 亚 临 界 压 力 、 单 汽 包 、 一 次 再 热 、 自然 循 环 、 平 行 烟 道 、 箱 式 锅 炉 ， 配 用 带 中 速 磨 的直 吹 式 制 粉 系 统 ， 前 后 墙 对 冲 燃 烧 方 式 ， 平 衡 通 风 ， 全 钢 架 悬 吊结 构 ， 半 露 天 布 置 ， 固 态 排 渣 ， 配 置 有 I HI 特 有 的 旋 流 煤 粉 燃 烧 器 。锅 炉 采 用 前 后 墙 对 冲燃 烧 方 式 ， 2 4只 I HI F w 燃 烧 器 分 三 层 布 置 在 炉 膛 前 后 墙 上 ， 在 锅 炉 前 后 墙 上 层 燃 烧 器 上 方 布 置 有 1 2只 燃 尽 风 喷 口 。 改 造设 计煤 质 见 表 1 ， 改 前 燃 烧 系统 布 置 图 见 图 1 。 表 1 改造设 计煤 质表 图 1 改 前燃 烧系统布置图 2锅炉运行 N O 现状及原 因分析 2 ． 1 N O 排放 情况 收稿 日期 2 0 1 40 1 2 0 作者 简介 姚建华 1 9 6 1 ， 男 ， 高级工程师 ， 主要从 事火 电机组 的节能环保改造技术 工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 8 锅 炉 技术 第 4 5 卷 改 造前 ， 锅炉 NO 排放 偏高 ， 正常运 行 时 ， 一 般在 7 0 0 ～8 0 0 mg ／ Nm。 O。 一 6 左右 ， 高 时超 过 1 0 0 0 mg ／ N m。 O 。 一6 ， 远 高于环 保要 求 。 2 ． 2 原 因分 析 从 了解 进 口 I HI 公 司 旋 流 燃 烧 锅 炉 的运 行 特性 着手 ， 在 锅 炉 改 前 进 行 了热 态 工 业 试 验 ， 并 针对 I HI 旋 流燃 烧 器 进 行 了冷 态 空 气 动 力 场 试 验 。通过试 验分 析 ， 了解 了锅炉 NO 排 放偏 高 的 主要 原 因。 2 ． 2 ． 1燃 尽风率 低 改造 前 ， 在 主燃 烧 器上 方 3 4 0 0 I n处 布 置 了 一 层燃 尽 风喷 口， 燃 尽 风实 现 了炉 内轴 向 空气 分 级 ， 使 主燃 区还 原性 气 氛增 强 ， 可 降低 烟气 中 NO 的排放量。但通过试验发现 ， 锅炉满负荷时 所 能达 到的 实际燃 尽 风率仅 占总风量 的 1 0 ． 9 ， 炉内空气分级程度不高 ， 无 法有效控 制 NO 的 生成 。 2 ． 2 ． 2 I HI 旋流燃烧器低 NO 特性差 1 没有 中心 回流 区 在对 I HI 旋 流燃 烧器 的冷 态实 验 时发 现 ， 改 变燃烧器 的风量 ， 扩 口角度 ， 叶片角度等均无法 形 成 中心 回流 区 ， 而 是 在 出 口区 域产 生 一 个 几乎 对 称 的环 形 回流 区 ， 如 图 2所 示 。燃 烧 器 中心 的 大量煤粉在氧化性气氛中燃烧 ， 从 而使燃烧初期 产 生 的氮 氧化 物得不 到有效 控制 。 图 2 I HI 旋流燃烧器 流场结构示 意图 6 2 I HI 燃烧器气固流动不合理 图 3 为 I HI 燃 烧 器 在 不 同外 二 次 风 叶 片 角 度下 颗粒分 布情 况 。 由图 3可 知 ， 在 燃烧 器 的 中 心线 附近 区 域 ， 颗 粒 浓 度 较 低 ， 而在 二 次 风 出 口 处流动 区域和边壁区域存在 2个颗粒体积流量 峰值 ， 这将导致大量煤粉在氧气充足 的二次风区 域燃 烧 ， 不 利 于降低 氮氧化 物 的排 放 。 } 帮 f * I x 2 1 ． 4 mm x 1 0 7 mm x 2 1 4 mm x 5 3 5 mm x ／ d 0 ． 1 x ／ d 0 ．5 x ／ d 1 ．0 x ／ d 2 ．5 X 64． 2 mm x 1 49 ． 8 mm x3 21 mm x ／ d 0 ． 3 x ／ d 0 7 x ／ d l 5 一 一1 5 。 ⋯ O ⋯3 5 。 ～ 一7 5 。 颗粒相对数密度 C n ／ C m a x 图 3不同外二次风叶片角度下颗粒分布示意图 3 I HI燃 烧 器 预 混 段 较 长 ， 煤 粉 气 流 着 火晚 在 现场 工业 实验 时 ， 对 锅炉 F层 的 F 3和 F 4 2只燃烧 器 中心线温 度进 行 了测量 ， 如 图 4所 示 。 图 中横 坐 标 0为 油 枪 炉 内侧 端 部 位 置 。 由 图可 知 ， F 3 燃 烧器 在横 坐标 为 0 ． 7 8 I I 1 处 烟 气 温 度 达 到 7 0 0℃ 以上 ， F 4 燃 烧 器在横 坐标 为 0 ． 9 3 2 1 T I 处 烟气 温度达 到 7 0 0℃ 以上 。可知 ， 上 述试 验 的 F 3 和 F 4燃烧 器着 火均 较晚 。 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 赠6 0 o 40 0 2 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 00 8 00 1 0 0 0 l 20 0 距启动油枪端部距离／ m m 图 4 I HI 燃 烧 器 中心 线 烟 气 温 度 分 布 3改造技术措施 针对进 口 I HI锅炉存在 的问题及对原 因的 分析 ， 炉内低氮改造采取了如下技术措施 。 1 调整 燃烧 器位 置 。将 燃 烧器层 整 体 下移 3 5 0 0 mm， 增加 了最 上层燃 烧 器 和原燃 尽 风 喷 口 的距离 。 2 更换燃烧器。将除微油点火燃烧器外其 余 燃烧 器改 为新 型燃 烧 器结 构 ， 将 下 层 微 油 点火 燃 烧器 更 换 为 新 型 微 油 点 火 燃 烧 器 结 构 。燃 烧 器结构 如 图 5所示 。 目 u v 斗 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 姚建华 ， 等 6 0 0 Mw 进 口亚临界旋 流煤 粉燃 烧锅炉炉 内低氮改造技术 5 9 1 一 内二次风管 ； 2 一外二次风管 ； 3 一煤粉分离器 ； 4 一浓缩换支 架 ； 5 一一次风管弯头 图 5 燃 烧 器 结 构 示 意 图 3 燃 尽 风装 置 。将 原 最上 层燃 烧 器层 改 装 为燃 尽 风 喷 口层 ， 原 燃 尽 风 喷 口保 留 ， 所 有 燃 尽 风 改为新 型 燃尽 风结 构 ， 如 图 6所 示 。改 造 后 的 燃烧 系统 布 置 示 意 图如 图 7所 示 。新 型 燃 尽 风 采用 内直 流 外 旋 流 的形 式 ， 风 速 较 高 ， 从 而 保 证 穿 透深度 ， 加 强 与烟气 的混 合 特性 。 图 6燃尽风结构示意 图 图 7 改造后燃烧 系统 布置示 意图 4改造后热态调试结果 锅 炉实 施 改造 后 ， 在 热 态运 行 中进 行 了一 系 列 的运 行调 整试 验 ， 包 括 省煤 器 出 口氧 量标 定 试 验 ， 锅 炉最大 出力 性 能试 验 ， 效 率试 验 ， 变 氧量 调 整试 验 ， 变配 风调 整试 验 等等 。 经过 初 步调试 ， 锅 炉 改 造 后 达 到 了 预期 的效 果 ， 满足 了性 能指 标要 求 。 1 汽 轮机 扩容 改 造 后 ， 锅 炉 在 6 6 0 MW 负 荷 下 稳定 运 行 ， 主 、 再 热 汽 温 、 压 力 达 到 了 设 计 要 求 。 2 6 0 0 Mw 负 荷 ， 氮 氧 化 物 排 放 量 在 3 5 0 mg ／ m。 折 算 到 0 一6 以下 ， 4 5 0 MW 负 荷 ， 氮 氧化 物排 放量 在 3 0 0 mg ／ m。 折 算 到 0 一6 9 ／ 6 以 下 。 3 锅 炉 最 大 出力 达 到 改 造 前 锅 炉 B MC R 工 况最 大蒸 发量 要求 。 4 锅炉 效 率 、 减 温 水 量 和锅 炉结 焦 等 情 况 与 改造 前基 本相 同。 5 结 语 通 过本 项 目的 实施 ， 提供 了针 对进 口的亚 临 界旋 流煤 粉 燃 烧 锅 炉 炉 内低 氮 改造 技 术 的 成 功 案例 。同时 ， 该 技 术 的开 发 也 可 应 用 于 国 内 3 0 0 ～ 1 0 0 0 MW 等级 前后 墙对 冲锅 炉改 造 及新 建 锅 炉项 目， 具 有 不可估 量 的经 济效 益和社 会 效益 。 参考 文献 [ 1 ]马风哪 ， 程伟琴．国内火电厂氮氧化物排 放现状及控 制技术 探讨[ J ] ．广州化工 ，2 0 1 1 ， 3 9 1 5 5 7 5 9 ． F u r n a c e L o w NO Tr a n s f or ma t i o n Te ch n ol o gy f or I mp or t e d 6 0 0 MW Su b cr i t i c a I S w P uI v e r i z e d Co a l Boi l er YAo J i a n h u a ，LI Yu e h u a 。 1 ． Sh a ngh a i El e c t r i c Powe r Ge ne r a t ion Se r vi c e Compa n y，Sha n gha i 2 0 1 6 0 0，Chi na； 2 ． S h a n g h a i B o i l e r W o r k s Co ．，Lt d ． ，S h a n g h a i 2 0 0 2 4 5，Ch i n a Abs t r a c t I n r e c e nt ye a r s， wi t h Chi n a’ S e nv i r on m e n t a l p r ot e c t i o n r e q ui r e m e nt s mor e a nd mor e s t r i c t ，t he unp r e c e d e nt e d hi gh r e qu i r e me nt s ha ve b e e n pu t f or wa r d t o t he di s c h a r ge of p ol l ut a nt s f or t he d ome s t i c p owe r pl a nt bo i l e r u ni t ． W i t h t he a n a l y z i ng o f op e r a t i on i nf or ma t i o n a n d t he hi gh di s c ha r gi ng o f NO ，t h e t r a ns f o r m a t i o n m e a s u r e wa s i mpl e m e nt e d a n d a c hi e v e d i de a l e f f e c t i n A 6 0 0 M W s wi r l p ul v e r i z e d c o a l bo i l e r un i t wh i c h wa s i m p or t e d f r o m J a p a n e s e I HI c o mp a n y ． K e y wo r d sp u l v e r i z e d c o a l b o i l e r ； s wi r l c o mb u s t i o n；l o w NO t r a n s f o r ma t i o n ∞ ∞ ∞ 9 1 7 弭 T ● L T ● L T ● -F - - ∞ ∞ ∞ ∞ 2 7 2 2 加 n n n n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m