600MW對(duì)沖燃燒貧煤鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造及化試驗(yàn)研究

應(yīng)明良等：600mw機(jī)組對(duì)沖燃燒鍋爐低氮燃燒改造及運(yùn)行調(diào)整第4期發(fā)電 600mw機(jī)組對(duì)沖燃燒鍋爐低氮燃燒改造 及運(yùn)行調(diào)整 應(yīng)明良1，戴成峰2，胡偉鋒2，徐良2，屠小寶2 （1.浙江省電力試驗(yàn)研究院，浙江杭州310014；2.國(guó)電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江寧波315800） 摘要：為解決600mw火電機(jī)組對(duì)沖燃燒鍋爐nox排放質(zhì)量濃度過高的問題，進(jìn)行了低氮燃燒改造。通 過低氮燃燒器更換，合理布置燃盡風(fēng)噴嘴，采用全爐膛分級(jí)燃燒技術(shù)，使nox排放質(zhì)量濃度降低至300mg/m3 左右，達(dá)到了降低nox排放的效果，同時(shí)鍋爐飛灰含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯的變化。通過部分低溫過熱器置 換為省煤器，降低了過熱器減溫水流量，同時(shí)空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度下降，鍋爐排煙溫度也會(huì)隨之下降， 有利于提高鍋

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為了進(jìn)一步降低某電廠一臺(tái)600mw亞臨界直流鍋爐機(jī)組的nox排放,采用復(fù)合式空氣分級(jí)低nox燃燒技術(shù)對(duì)該爐的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了改造,改后的運(yùn)行測(cè)試表明:在600mw、330mw負(fù)荷工況下燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí),脫硝反應(yīng)器入口煙氣中的nox含量分別為121.0和224.4mg/m3,低于改造目標(biāo)值;鍋爐效率分別為94.13%、93.81%,高于改前測(cè)試值;改后爐內(nèi)無嚴(yán)重結(jié)渣,飛灰可燃物略有上升,爐渣可燃物增加較為明顯。

一臺(tái)660mw機(jī)組的對(duì)沖燃燒鍋爐進(jìn)行了低nox燃燒器改造，將原drb-4z燃燒器改造為新型airejet燃燒器，并將燃盡風(fēng)與上層燃燒器的距離由3.5m改為7m。燃燒器改造后，進(jìn)行了燃用蒙煤和澳煤試驗(yàn)，鍋爐運(yùn)行參數(shù)正常，scr裝置入口煙氣中nox和co含量都顯著降低。燃用不同煤種時(shí)的鍋爐參數(shù)存在較明顯的差異。蒙煤的結(jié)渣傾向性較強(qiáng)，前屏有一定的結(jié)渣，導(dǎo)致再熱器減溫水量增加、scr煙溫偏高，不過基本上在可控范圍內(nèi)。燃用蒙煤和澳煤時(shí)的煙氣中nox含量分別在240mg/m3以下和320mg/m3以下，燃用2組煤種的煙氣中nox含量差異最高達(dá)到30％左右。scr裝置入口煙氣中co含量總體達(dá)到了200μl/l以下的較低水平，但燃用澳煤的煙氣中co含量明顯較高，且排煙溫度和飛灰含碳量也明顯較高。因此燃用蒙煤比燃用澳煤的鍋爐效率高1％左右，發(fā)電煤耗低3g/kwh左右，燃用蒙煤具有顯著的經(jīng)濟(jì)性。

為解決600mw火電機(jī)組對(duì)沖燃燒鍋爐nox排放質(zhì)量濃度過高的問題，進(jìn)行了低氮燃燒改造。通過低氮燃燒器更換，合理布置燃盡風(fēng)噴嘴．采用全爐膛分級(jí)燃燒技術(shù)，使nox排放質(zhì)量濃度降低至300mg／m^3左右，達(dá)到了降低nox排放的效果．同時(shí)鍋爐飛灰含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯的變化。通過部分低溫過熱器置換為省煤器．降低了過熱器減溫水流量．同時(shí)空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度下降，鍋爐排煙溫度也會(huì)隨之下降，有利于提高鍋爐熱效率。部分低溫過熱器置換后省煤器出口水溫提高，但還有一定的欠飽和溫差，距汽化仍有一定的安全裕度．

600MW超臨界對(duì)沖燃煤鍋爐燃燒特性研究

通過對(duì)平圩發(fā)電有限責(zé)任公司國(guó)產(chǎn)首臺(tái)600mw機(jī)組鍋爐燃燒系統(tǒng)改造后進(jìn)行的運(yùn)行分析,確定了燃燒系統(tǒng)改造對(duì)改變鍋爐燃燒熱偏差大、排煙溫度高、nox及so_2減排等效果,機(jī)組經(jīng)濟(jì)性水平得到優(yōu)化。

為滿足環(huán)保排放要求,改善鍋爐性能,提高社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益,沙角a電廠200mw機(jī)組#1鍋爐2011年進(jìn)行了低氮燃燒系統(tǒng)改造,新增了sofa風(fēng)噴口,改變了各層二次風(fēng)噴口的尺寸,改造了燃燒器及d磨煤機(jī)分離器的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)行600mw機(jī)組鍋爐低氮燃燒器改造實(shí)驗(yàn),主要是針對(duì)600mw機(jī)組鍋爐運(yùn)行中氮氧化物排放的質(zhì)量濃度過高問題,為了降低機(jī)組鍋爐燃燒運(yùn)行中氮氧化物排放量,減少對(duì)于大氣環(huán)境的污染破壞,促進(jìn)機(jī)組鍋爐的生態(tài)燃燒運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。本文將結(jié)合某地區(qū)發(fā)電廠發(fā)電運(yùn)行中600mw機(jī)組鍋爐燃燒運(yùn)行氮氧化物排放量過高問題,并結(jié)合該發(fā)電廠對(duì)于機(jī)組鍋爐燃燒運(yùn)行的改造方案,對(duì)其具體改造實(shí)驗(yàn)過程以及改造結(jié)果進(jìn)行分析論述,以促進(jìn)600mw機(jī)組鍋爐的生態(tài)燃燒運(yùn)行以及發(fā)電應(yīng)用。

針對(duì)臺(tái)山發(fā)電公司600mw機(jī)組鍋爐氮氧化物排放高的問題,提出了雙分段高效復(fù)合低氮燃燒器的改造方案,并在3mw熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,采用兩段sofa運(yùn)行方式比一段sofa運(yùn)行方式nox排放值更低,與不采用空氣分級(jí)的燃燒工況相比,nox排放可以降低60%左右,而co和飛灰含碳量的數(shù)值變化不大。目前,該公司600mw機(jī)組鍋爐在燃用80%神華煤+20%石炭煤時(shí),nox排放值約為450mg/m3,鍋爐低nox改造后,預(yù)計(jì)nox排放值將小于180mg/m3。

由于燃煤市場(chǎng)形勢(shì)的變化,煙煤供應(yīng)緊張、價(jià)格偏高,而褐煤供應(yīng)充足且價(jià)格相對(duì)低廉,為了適應(yīng)市場(chǎng)形勢(shì),并有利于電廠發(fā)電成本控制,提高發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,拓寬鍋爐機(jī)組的燃用煤種范圍,某廠600mw煙煤鍋爐擬進(jìn)行摻燒褐煤燃燒器改造。本文依據(jù)600mw煙煤鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn),運(yùn)用褐煤鍋爐燃燒設(shè)計(jì)技術(shù),進(jìn)行燃燒器改造方案探討論證。

針對(duì)目前電廠采用的dcs系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,和鍋爐燃燒系統(tǒng)的非線性、大延遲、時(shí)變、干擾頻繁等特點(diǎn),引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的鍋爐優(yōu)化方案,以達(dá)到鍋爐燃燒系統(tǒng)的最優(yōu)化。為企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗及提高生產(chǎn)效率提供了一種可靠的途徑。

對(duì)華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠1000t/h燃煤鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改造,對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,鍋爐nox排放量達(dá)到了保證值,鍋爐熱效率得到了提高,取得了預(yù)期的效果。

本文敘述了燃煤鍋爐的低氮燃燒改造方案,改造后進(jìn)行了冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行調(diào)整實(shí)驗(yàn),為低氮改造后的鍋爐運(yùn)行提供意見。

氮氧化物是火電廠的主要污染物之一,隨著大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,低氮燃燒技術(shù)成為學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)。本文以某電廠低氮燃燒器改造為例,對(duì)改造措施和效果進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明:采用二次風(fēng)垂直分級(jí)高位燃盡風(fēng)系統(tǒng)及"風(fēng)包粉"技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用能夠較好的降低nox含量,改造后氮氧化物的排放由原來的854mg/nm3變?yōu)?60mg/nm3,鍋爐效率由原來的91.22%提高到92.48%,改造取得了良好的效果。

某660mw超超臨界旋流對(duì)沖燃煤鍋爐原設(shè)計(jì)采用第一代opcc型旋流煤粉燃燒器,運(yùn)行過程中存在nox排放偏高、燃燒器區(qū)域結(jié)焦和部分燃燒器燒損等問題,為此進(jìn)行了低氮燃燒改造及運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)。在新增一層直流燃盡風(fēng)及對(duì)主體燃燒器進(jìn)行改造后,通過調(diào)整燃盡風(fēng)率、總風(fēng)量、燃燒器內(nèi)外二次風(fēng)擋板開度,對(duì)燃燒器參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果顯示：煙氣中氧的體積分?jǐn)?shù)控制在2.8%較合適(對(duì)應(yīng)總風(fēng)量2100t/h),脫硝入口nox排放由改造前350mg/m3左右下降到240~260mg/m3,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下,鍋爐效率約提升0.3%,不存在燃燒器燒損、結(jié)焦問題,且主蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)都達(dá)到額定值,運(yùn)行良好。

針對(duì)某燃用煙煤的200mw機(jī)組采用四角切圓布置方式燃燒器的670t/h鍋爐,在主燃燒區(qū)域采用水平濃淡燃燒器、加裝燃盡風(fēng)噴口,采取燃料水平分級(jí)與空氣垂直分級(jí)結(jié)合的方式進(jìn)行改造,降低氮氧化物(nox)排放水平。研究了該低nox燃燒系統(tǒng)對(duì)鍋爐nox/co排放和飛灰可燃物的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)采用合理的燃盡風(fēng)布置合理的二次風(fēng)配風(fēng)調(diào)節(jié)方式,燃盡風(fēng)份額控制在30%時(shí),機(jī)組nox排放量可降低到300mg/m3以下;在任一工況下都不高于400mg/m3,其中最低nox排放濃度為250.84mg/m3。同時(shí),對(duì)飛灰含碳量影響較小,保持在1.5%~3%之間。

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國(guó)內(nèi)首臺(tái)600MW對(duì)沖燃燒鍋爐低NOx燃燒技術(shù)改造

為降低nox排放濃度,減輕結(jié)焦,對(duì)150mw機(jī)組480t/h四角切圓燃燒鍋爐采用燃料濃淡分級(jí)與加裝分離燃盡風(fēng)（sofa）相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行燃燒系統(tǒng)改造,并進(jìn)行了改造后燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。結(jié)果表明：sofa擋板55%開度且開啟2層擋板時(shí),鍋爐nox排放量均可降至250mg/m3以下,較改造前的550mg/m3降低約55%,減排效果明顯;燃用五彩灣煤時(shí),鍋爐效率可達(dá)到92%以上,最優(yōu)工況下可達(dá)到92.48%,較改造前91.69%提高了0.79%;爐膛出口煙溫能夠控制在850℃以下,有效地減輕了高溫受熱面結(jié)焦,保證鍋爐長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

針對(duì)某600mw超臨界對(duì)沖燃燒鍋爐側(cè)墻水冷壁高溫腐蝕嚴(yán)重、燃燒調(diào)整無法有效降低側(cè)墻強(qiáng)還原性氣氛問題,提出通過改造燃燒系統(tǒng)防治水冷壁高溫腐蝕的方案,包括加裝側(cè)邊風(fēng)和改造燃燒器本體等。數(shù)值模擬結(jié)果表明,加入側(cè)邊風(fēng)改造效果最明顯,各燃燒器層側(cè)墻壁面均呈氧化性氣氛;改造后實(shí)際運(yùn)行工況表明,模擬與試驗(yàn)結(jié)果比較一致,壁面氣氛得到有效改善,鍋爐各主要運(yùn)行參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求,保證了鍋爐的安全運(yùn)行,可為對(duì)沖燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕的防治提供參考。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,社會(huì)運(yùn)行和生產(chǎn)生活對(duì)電力的需要越來越大。針對(duì)600mw亞臨界鍋爐這類大型火電裝置的改造工作也不斷深入。在簡(jiǎn)單分析600mw亞臨界鍋爐概況的基礎(chǔ)上,闡述了600mw亞臨界鍋爐低氮燃燒器的結(jié)構(gòu),并重點(diǎn)論述了600mw亞臨界鍋爐低氮燃燒器應(yīng)用效果。