630MW对冲旋流燃烧锅炉低氮燃烧系统优化改造.pdf

第 4 6卷第 2期 2 0 1 5年 3月 锅 炉 技术 B0I LER TECHN0L0GY V0 1 ． 4 6，NO ． 2 M a r ．，2 0 1 5 6 3 0 MW 对冲旋流燃 烧锅 炉低 氮燃 烧 系统优化改造 邹 磊 ，张恩先 ，岳 峻峰 江苏方天 电力技术有 限公 司，江苏 南京 2 1 1 1 0 2 摘 要 针对某 电厂 1台 6 3 0 Mw 前后 墙对 冲旋 流燃 烧锅炉 NO 排放质量浓 度高 的问题 ， 对燃烧 系统进行 了改造 ， 采用 A i r e J e t ” 燃烧器替代原低 NO 轴向旋流燃烧器 L NAS B 。改造 后测试结果 表 明 在 6 0 0 Mw、 5 0 0 Mw 和 4 0 0 Mw 电负荷工况下 ， 锅炉 NO 排 放质量浓度分别为 3 5 2 mg ／ m。 、 3 2 7 mg ／ m。 和 2 3 8 mg ／ m。 ， 相 比于改造前 ， 降幅达到 5 O 以上 ； 锅炉热效率 分别为 9 3 ． 9 O 、 9 3 ． 9 3 和 9 4 ． O 5 ， 略低 于改 造前测试 值 。改 造后飞灰含碳质量分数略有上升 ， 炉 内结渣较改造前 明显减轻 。 关键词 对 冲燃烧锅炉 ；Ai r e J e t 燃烧器 ；低 N O 技术改造 ；NO 排放 ； 结渣 中图分类号 T K2 2 3 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 4 7 6 3 2 O 1 5 0 2 0 0 6 5 0 5 0 前 言 NO 是 主 要 大 气 污染 物 之 一。在 我 国， 5 O ％ 以上 的 N 来 源 于 电站 燃煤 锅 炉 。 目前 新 建 的大 型 燃煤 锅 炉 均采 用 先进 的低 N 燃 烧 技 术 来 保 证 高 效 燃 烧 的 同 时 实 现 低 N O 排 放 ] 。对 于众 多 较早 投 运 的燃 煤 锅 炉 ， 尤 其 是 对 冲旋 流 燃 烧 锅 炉 ， 在 控 制 N O 排 放 方 面 存 在 明显 的劣 势 l_ 4 ] 。某 电 厂 4号 锅 炉 为 哈 尔 滨 锅 炉 厂 有 限 责任 公 司引 进 三 井 巴布 科 克 能 源公 司技 术生 产 的超 临 界 前 后 墙 对 冲 旋 流 燃 烧 锅 炉 ， 自 投运 以来 ， 一直存 在 NO 排放质 量浓度高 的问 题 。测 试 结果 显 示 该锅 炉 在 6 0 0 Mw 电负 荷 下 NO 排 放 质量 浓 度 可 达 到 8 0 0 mg ／ m。 。随 着 国 家环 保 标 准对 N O 排 放要 求 的提 高及 企 业社 会 责任感 的驱使 ， 进行低 NO 技术改造成 为 电厂 的必 然 选择 。 1 设备概 况 该 锅炉 型 号 为 HG1 9 5 6 ／ 2 5 ． 4一YM， 采 用 兀 型露 天布 置 、 一 次 再 热 、 固 态 排 渣 、 平 衡 通 风 、 前 后墙对 冲旋流燃烧方式。锅 炉过热器采用两级 喷水减 温 器 ， 再 热 蒸 汽 采 用 尾 部 烟 气 挡 板 调 温 ， 并备有事故喷水减温器 。锅 炉主要设计参数见 表 1 。 表 1 锅 炉主 要设 计参数 注 1 B MC R表示锅炉连续最大 出力 ； 2 B R L表示 锅炉额定出力 。 锅炉设 计燃 用神 府 烟 煤 ， 校 核 煤种 为 晋 北 烟 煤 ， 采 用正 压直 吹式 制粉 系 统 ， 配置 6台 HP 1 0 0 3 型 中速磨煤 机 。排 渣 系 统 为 水 力 除 渣 。前 后 墙 各布置 3层 三井 巴布科 克 能源 公 司 生产 的低 NO 轴 向旋 流燃 烧 器 L NAS B ， 每 层 各 5只 ， 共 3 0只 。其 中 E、 C、 D层燃 烧 器从 下 到上 布置 在 前 墙 ， B、 F、 A层 燃烧 器从 下到 上 布置 在后 墙 。在 上 收 稿 日期 2 0 1 40 5 0 7 作者简介 邹磊 1 9 8 5 ， 男 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事电站锅炉燃烧优化 、 性能试验和计算 机数值模拟 的研究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 8 锅 炉 技 术 第 4 6卷 从改造前 试验 结果 可 以看 出 ， 锅炉 N 排放 质量浓度 随着机组负荷 的升高而 升高 ， 机组负荷在 6 0 0 MW 时 ， N 排 放 质量 浓 度达 到 8 0 1 m g ／ m 。 ， 即使 机组 负荷 降至 3 0 0 Mw 时 ， NO 排 放质量 浓 度依 然在 5 0 0 mg ／ m。以 上 。在 5个 不 同负荷 工 况 下 ， 锅 炉 过 热 、 再 热 蒸 汽 温 度 均 达 到 设 计 值 要 求 。过 热器减 温水 总量 除在 5 0 0 Mw 负荷 时 较 大外 ， 其他几 个负荷 工况 偏差 不大 ， 均在 5 0 t ／ h ～ 6 0 t ／ h之 间变 化 ； 各 负 荷 工况 下 均 未投 再 热 器 减 温水 ， 在高 负荷工 况下 ， 为避 免 投再 热 器 减 温水 ， 再 热 器烟 道 调 温 挡 板 开 度 均 维 持 在 2 0 以下 。 从试 验结果 还可 以看 出 ， 改 造前 锅 炉 煤 粉燃 尽 率 较高 ， 各工 况下 飞灰含 碳质量 分 数均 在 1 以下 ， C O体 积分 数 均 为 0 ， 因而 ， 在 适 宜 的运 行 氧量 下 锅炉 热效 率均较 高 。 3 ． 3 改造 后试 验结 果 燃烧 系统 改 造 后 ， 在 燃 烧 调 整 试 验 结 束 后 ， 分别 在 6 0 0 MW 、 5 0 0 MW 和 4 0 0 MW 电负 荷工 况下 进行 了锅 炉性 能试验 ， 其 中 ， 4 0 0 Mw 负荷工 况 下采 用 4台磨 煤 机 运 行 ， 与 改 造 前 有 所 不 同 。 试 验结 果如表 3所 示 。 表 3 燃 烧 系统改造 后试 验结 果 项 目 6 0 0 MW 5 0 0 MW 4 0 0 MW 磨煤机组合方式 A、 B 、 c 、 D、 E 、 B、 D、 E 、 F B 、 C 、 E、 F 省 煤 器 出 口氧量 ／ 2 ． 5 2 3 ． 7 4 4 ． 6 O N 0 排 放 质 萼 浓 度 3 5 2 3 2 7 2 3 8 ／ m g‘ m C 0体积分数 ／ 0 ． 0 4 1 0 ． 0 4 6 0 ． 0 1 5 过 热蒸汽温度／ ℃ 5 4 0 ． 0 5 3 7 ． 7 5 3 7 ． 3 A、 B再热蒸汽温度／ ℃ ．【g ／ ．81 ／ ． ／ ／ 0 O ． 0 0 0 ． 1 0 O ． 一 、二级 过热器减温4 2 ． 6 2 8 ． 9 7 2 ． 1 水 量 ／ t h ／ 3 3 ． 8 ／ 5 5 ． 9 ／ 4 6 ． 7 A、 B再 热 器 减 温0 7 1 3 水 量 ／ t h ／ o ／ o ／ o 过 ． 孽 9 9 8 9 8 8 挡 板 开 度 ／ 再 ． 调 温 挡板开度／ i ／ 0n l 1 7 3 0 3 2 实测／ 修 正后 1 2 1 ． 3 1 0 9 ． 7 1 0 4 ． 5 排 烟 温 度 ／ ℃ 1 2 6 ． 9 1 1 7 ． 2 1 1 3 ． 7 飞灰含碳质量分数／ 1 ． 1 4 2 ． 0 1 ． 0 锅炉热效率／ 9 3 ． 9 O 9 3 ． 9 3 9 4 ． O 5 从 试 验 结 果 可 以 看 出， 燃 烧 系 统 改 造 后 ， 飞 灰含碳 质 量 分 数 和 C O体 积 分 数 较 改 造 前 均 上 升 ， 锅炉热效 率略低于改造 前测试值 ； 在 6 0 0 Mw 、 5 0 0 Mw 和 4 0 0 Mw 电负 荷 工 况下 锅 炉热 效 率 分 别为 9 3 ． 9 0 、 9 3 ． 9 3 和 9 4 ． 0 5 。图 5给 出 了燃烧 系统 改 造 前后 6 0 0 Mw 负 荷下 炉膛 不 同 高 度平 均 烟气 温度 分 布 ， 可 以看 出 ， 在 加 剧 空 气 分 级程 度后 ， 主 燃 烧 区域 温 度 水 平 有 所 降低 ， 这 也 是 煤 粉 燃 尽 率 下 降 的 主要 原 因 。3个 工 况 下 N 排放 质量浓度分别 为 3 5 2 mg ／ m 、 3 2 7 mg ／ m。 和 2 3 8 mg ／ m。 ， 相 比于改 造前 ， 降幅 均在 5 O 以 卜 图 5 燃烧系统改造前后 6 0 0 MW 负荷下炉膛烟温 从 表 3还 可 以 看 出 ， 燃 烧 系 统 改 造 后 ， 锅 炉 过热 、 再热蒸汽温度均能达到设计值 要求； 过热 器减 温水 流 量 增 加 明显 ， 但 均 在 可 控 制 范 围 内 ； 而在 5 0 0 MW 和 4 0 0 MW 负荷 工况下 ， 投入 了少 量再 热 器减 温水 。过 热 器 减 温 水 流 量 增 加 的 主 要原 因是 锅炉 低氮 燃烧 改造 后 ， 炉膛 火 焰 中心 上 移 ， 炉膛 出 口烟温提 高 。而 5 0 0 MW 和 4 0 0 MW 负荷工 况下投 有 一定 的 再热 器 减 温水 量 ， 则 主 要 是 由于两侧再 热 汽温偏 差所致 。 3 ． 4 改造后锅 炉 结渣情 况 燃 烧 系统改 造前 ， 该 锅 炉燃 烧 器 区域存 在 严 重结 渣 问 题 ， 经 常 需 要 在 炉 底 进 行 人 工 放 渣 操 作l 7 ] 。改造后 ， 通 过 调 整 煤 粉 细 度 、 NO 喷 口旋 流强 度 、 燃 烧 器 外 二 次 风 旋 流 强 度 、 燃 烧 器 二 次 风量 等 因素 ， 锅 炉 结 渣 情 况 较 改 造 前 明 显 减 轻 ， 试验 期 间观 察 发 现 炉 内仅 上 层 燃 烧 器 及 燃 尽 风 区域 有轻 微 结 渣 ， 炉膛 出 口无 结 渣 现 象 ， 不 存 在 影 响锅 炉安全 运行 的严 重 结 渣现 象 ， 炉 底 也 无需 人工放渣 。 4 结 语 1 低 氮燃烧 系统 改造 后 ， 锅炉 N O 生成 量 大幅降低 ， 降幅在 5 O 以上； 飞灰含碳质量分数 虽略有 上升 ， 但各 负荷工 况下 均不 高于 2 ％ 。 2 改造后 ， 过热 器减 温水 流量增 加 明显 ， 但 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 邹 磊 ， 等 6 3 0 Mw 对 冲旋 流燃烧锅 炉低 氮燃烧 系统优化改造 6 9 在 可控 制 范 围 内 ； 锅 炉 结 渣 情 况 明显 减 轻 ， 不 存 在影响锅炉安全运行严重结渣现象 ， 但在燃烧低 灰 熔点 煤种 时 ， 应 加 强对 主燃烧 区上 部 及 炉膛 出 口区域的结渣监视。 3 Ai r e J e t T M 燃烧 器具 有 较 好 的低 N0 特 性 和 防结渣 特性 ， 其 在 此次 改 造项 目中的 成 功应 用 ， 为国 内其他对 冲旋 流燃 烧 锅 炉低 氮 改 造 提 供 了借鉴 。 参 考文献 [ 1 ]肖海平 ， 张千 ， 王磊 ， 等．燃烧调整对 NO 排放及锅 炉效率 的 影响口] ．中国电机工程 学报 ， 2 0 1 1 ， 3 1 8 l 一6 ． [ 2 ]邹磊 ， 粱绍 华 ， 岳峻 峰 ， 等．1 0 0 0 MW 超超 临界 塔式 锅 炉 NO 排放特性 试 验研 究[ J ] ．动 力工 程学 报 ， 2 0 1 4 ， 3 4 3 1 6 9 1 7 5。 1 9 5 ． [ 3 ]岳 峻峰， 梁绍华 ， 宁新宇 ， 等．6 0 0 MW 超超 临界 锅炉墙式 切 圆燃烧 系统 的特点及性能分析[ J ] ．动力 工程学报 ， 2 0 1 1 ， 3 1 8 5 9 8 6 0 4 ． [ 4 ]岳峻峰， 秦鹏， 邹磊 ， 等．6 0 0 MW 超I临界旋 流燃烧烟煤 锅炉 NO 排放特性试验口] ．中国电力， 2 0 1 2 ， 4 5 3 6 2 6 7 ． E s ]宋大勇 ， 文岩， 吴炬 ， 等．6 0 0 MW 超临界锅 炉再热器 事故减 温水量大原 因分 析及 措施 [ J ] ．锅 炉技 术， 2 0 1 3 ， 4 4 5 6 2 6 6 ． [ 6 ]刘建全 ， 孙保民 ， 白涛， 等．6 0 0 MW 超 临界旋流燃烧 锅炉炉 内温度场数值模拟及优化 [ J ] ．中国电机工程 学报 ， 2 0 1 1 ， 3 1 2 1 5 2 1 ． [ 7 ]李名武．超临界锅 炉燃烧 器结渣 问题 分析及 处理 方法 [ 刀． 江苏 电机工程 ， 2 0 0 9 ， 2 8 3 7 4 7 8 ． r 8 ] AL BERT La r u e，DANI EL Rowl e y，HAMI D Sa r v，e t a 1 ． BW Ai r e J e t T M b u r n e r f o r l o w NO e mi s s i o n s [ c] ．Th e Pr o c e e d i n g s o f t h e Po we r - Oe n I nt e r n a t io na l Co n f e r e n c e， 2 0 0 6 ． r 9 ] HA M I D Sa r v， ALBERT L a r u e。 DANI EL Ro wl e y ， e t a 1 ． Mi n i mi z i n g NO wi t h t he i n n o v a t i v e Ai r e J e t p u l v e r i z e d c o a l b u r n e r [ C] ．Th e P r o c e e d i n g s o f t h e 3 2 n d I n t e r n a t i o n a l Te c hn i c a 1 Co n f e r e n c e o n Co a l Ut i l i z a t i o n Fu e l S y s t e m s ， 2 0 0 7 ． R et r o f i t o f L o w Ni t r o ge n Co mb u s t i o n S ys t e m o f a 6 3 0 MW Op p o s e d f i r i n g Boi l e r w i t h S w i r l Bu r n e r Z OU Le i ， Z HANG En x i a n， YUE J u n f e n g J i a n g s u Fr o n t i e r El e c t r i c Te c h n o l o g y Co ．，Lt d ． ，Na n j i n g 2 1 1 1 0 2，Ch i n a Ab st r a ct I n o r d e r t o r e du c e NO e mi s s i o n of a 6 3 0 M W op p os e d f i r i ng b oi l e r wi t h s wi r l bur n e r i n a p owe r p l a nt ，t e c hn i c a l r e t r o f i t o f l o w NO c o mbus t i o n ha d be e n c a r r i e d ou t b y u s i n g Ai r e J e t T M b u r n e r t o r e p l a c e t h e o r i g i n a l LNAS B b u r n e r ．Th e t e s t r e s u l t s a f t e r r e t r o f i t s h 0 we d t h a t a t 6 0 0 MW ，5 0 0 MW a n d 4 0 0 MW ，t h e ma s s c o ff c e n t r a t i o n o f N0 e mi s s i o n wa s 3 5 2 mg ／ m。 ，3 2 7 mg ／ m。a n d 2 3 8 mg ／ m。 ，r e s p e c t i v e l y ． T h e ma s s c o n c e n t r a t i o n o f NO e mi s s i o n d e c l i n e d b y mo r e t h a n 5 0 ％ c o mp a r e d wi t h t h e t e s t r e s u l t s b e f o r e r e t r o f i t ． T h e boi l e r e f f i c i e nc Y，s l i g ht l y l o we r t ha n t he t e s t r e s u l t s b e f or e r e t r o f i t ，wa s 93 ． 9 0 ，9 3． 9 3 a n d 9 4 ． 0 5 ％ ， r e s p e c t i v e l y ．Af t e r r e t r o f i t f l y a s h c a r b o n c o n t e n t i n c r e a s e d s l i g h t l y a n d f u r n a c e s l a gg i ng wa s r e d uc e d s i gn i f i c a n t l y ． K e y wo r d s o p p o s e d f i r i n g b o i l e r ； Ai r e J e t T M b u r n e r ；t e c h n i c a l r e t r o f i t o f l o w NO c o mbu s t i o n； NO e mi s s i on； s l a g gi n g 、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m