热风送粉锅炉低氮燃烧改造新思路及实践

时间：2024-04-25

摘要：由于三次风量大、温度低、且携带大量超细煤粉，热风送粉锅炉低氮燃烧改造难度很大。我厂#4炉低氮改造采用创新性的三次风分离技术，分离后浓的部分充当一次风，淡的部分充当燃烬风。本次改造取得了较好的效果。

关键词：热风送粉;三次风浓淡分离;低氮燃烧

1 设备概况

长安石门发电厂2×300MW火电机组采用HG-1021/18.2-PM27型亚临界压力、中间再热、自然循环汽包锅炉。锅炉采用直流式燃烧器、四角布置、切向燃烧方式，共中B、C两层采用双通道自稳式燃烧器，其余采用“WR”燃烧器。一次汽布置2级喷水减温器调节，分别布置在分隔屏入口和后屏过热器出口处大的连接管上;二次汽温度主要靠烟气调温挡板，在再热冷段入口处设有两台事故喷水减温器。

制粉系统为中间储仓式热风送粉，每台锅炉配备4台埋刮板式给煤机和4台型号为MTZ3570的低速筒式钢球磨煤机，单磨标准出力40t/h。

2 存在问题

机组自投運起，锅炉主要存在的以下问题：

（1）锅炉的NOx排放浓度偏高，约为800mg/Nm3。

（2）锅炉水冷壁区域结焦严重。

（3）锅炉左右两侧烟温偏差大。

（4）煤种适应性差。

3 低氮燃烧改造方案

3.1 热风送粉锅炉低氮改造难点

热风送粉锅炉低氮燃烧改造难点在于对三次风的处理。原设计是将风量大、温度低、携带大量超细煤粉的三次风布置在主燃区的顶部。三次风造成主燃区呈富氧燃烧状况，产生了大量的燃料型NOx;还导致还原性气氛被破坏，降低了NOx还原的效果;低温的三次风还影响低负荷时燃烧稳定性。

3.2 热风送粉锅炉低氮改造方案

经过招标，确定由中节环立为（武汉）能源技术有限公司负责#4炉低氮燃烧改造。本次改造采用不同于以往将三次风下移充当二次风的传统方案，创新性的采用分离装置，将三次风作浓淡分离处理，浓的部分布置在主燃区顶部，淡的部分充当SOFA风。

改造前后三次风系统布置见图1;燃烧系统设计特点如下：（1）设计主燃区过量空气系数为0.85左右，总过量空气系数维持1.15～1.25之间。（2）将B层改为微油燃烧器，其余层均改为“对置丘体式水平浓淡”燃烧器;并对B、C层一次风标高重新调整。（3）采用高位分离燃尽风系统，在距离最上层一次风约7.5m～9m位置处增加布置2层淡三次风和3层燃尽风喷嘴。（4）主燃区上部部分喷口增加垂直摆动功能，燃烬风喷口增加水平及垂直摆功能，增加汽温调节手段，扩大煤种适应性。

4 改造后锅炉运行情况

改造完成后，经过厂家的调试，锅炉运行情况达到了设计指标。相比采用传统改造方案的#1、2炉，#4炉NOx排放更有优势，结焦问题得到了解决，汽温调节性能和低负荷燃烧稳定性更好，飞灰及大渣含炭量略有增加。

4.1 锅炉运行数据（表1）

对比改造前后锅炉的运行数据，在不同负荷下，炉膛出口烟气中NOx的浓度降低了约40%。相较于改造前，锅炉各项运行数据无明显的改变，仅锅炉的减温水量略有增加。

4.2 锅炉飞灰、炉渣含碳量变化情况（表2）

上表为改造前后锅炉的飞灰、炉渣含碳量数据，改造前不同负荷下锅炉的飞灰含碳量波动较大，改造后锅炉飞灰含碳量波动较小。锅炉燃料为高挥发分烟煤与低挥发分贫煤混合而成的掺配煤种，为保证制粉系统安全运行，控制煤粉细度R90≈15%，致使煤粉较难燃尽，飞灰及大渣含碳量略有增加。

4.3 锅炉结焦情况

改造前锅炉卫燃带面积约164方米，结焦严重，此次改造将原来卫燃带一分为二，减少单个卫燃带的面积，防止结大块的焦块。另外，将一次风燃烧器更换为水平浓淡分离燃烧器，实现了“风包粉”，能够有效防止煤粉贴壁。改造后，在燃用改造前相同的煤种时，锅炉结焦情况大为缓解，汽温稳定。

5 结论

石门电厂#4锅炉低氮燃烧改造，创新性地对三次风进行浓淡分离。改造后，相同负荷下，炉膛出口烟气中NOx的浓度降低了约40%，飞灰含碳量和炉渣含碳量略有增加，锅炉水冷壁的结焦问题得到有效解决。改造结果证明了采用三次风浓淡分离的低氮燃烧改造取得了成功，比传统改造方案更优异。

参考文献

[1]李江涛，韩志江.基于三次风浓淡分离的四角切圆锅炉低NOx燃烧数值模拟[J].锅炉技术，2016，47（04）：57-61.