600MW机组锅炉低氮燃烧改造技术及调整方法

600MW机组锅炉低氮燃烧改造技术及调整方法有效降低NOx的排放浓度是火电厂科学适应清洁能源、绿色环保、节约发展的一项重要举措。

本文介绍了内蒙古上都发电有限责任公司600MW机组锅炉低氮燃烧改造前概况，阐述了锅炉低氮燃烧改造技术，分析了锅炉低氮燃烧改造后效果，同时探讨了600MW机组锅炉低氮燃烧改造后出现低汽温的燃烧调整方法。

标签：600MW机组;锅炉低氮燃烧;改造技术;效果分析;调整方法随着社会经济的不断发展，对火电厂大气污染物的排放控制问题提出了更高更新的要求。

目前，大部分早期投运的火电厂锅炉低氮燃烧技术相对落后，NOx 排放浓度普遍较高，减排的成本上升，严重制约着锅炉燃烧效率，不符合国家对发电企业的环保指标。

因此，科学推广低氮燃烧改造高新技术，提高火电厂经济效益具有重要的实践意义。

1、内蒙古上都发电有限责任公司600MW机组锅炉低氮燃烧改造前概况内蒙古上都发电有限责任公司二期2×600MW机组锅炉为亚临界参数、一次中间再热、控制循环汽包炉，紧身封闭，全钢构架，平衡通风方式、直流式摆动燃烧器四角切圆燃烧，固态排渣锅炉呈П型布置。

炉膛四周布满水冷壁，炉膛截面尺寸为20193×20052mm×78260 mm 。

燃烧器采用ABB-CE大风箱结构，四角切圆布置，全摆动式燃烧器，最大摆角为±30°，共设八层水平浓淡煤粉一次风喷口，四层油风室，二层燃尽风室和六层辅助风室，每组燃烧器上下端各有一层防焦风。

每角燃烧器分为两组，每组燃烧器为四层一次风，两组燃烧器间距为5046mm。

二次风挡板采用ABB-CE典型结构，非平衡式。

整个燃烧器同水冷壁固定连接，并随水冷壁一起向下膨胀。

目前，在锅炉运行过程中，由于燃用高水分褐煤及煤质变化工况下，实际燃用煤质较设计阶段的煤质数据不同，导致全水分更高、热值更低及锅炉一次风率高，從而造成4号机组NOx最大平均排放浓度600mg/m3以上。

因此，科学改造锅炉低氮燃烧器，提高电厂环境效益是很有必要的。

2、内蒙古上都发电有限责任公司600MW机组锅炉低氮燃烧改造技术本厂认真结合电厂锅炉设备运行现场实际情况及燃烧器存在的问题，更新理念，创新技术，改善传统的方法，改造过程中主要采用复合式翼型浓淡低氮煤粉燃烧器+偏置周界风+SOFA燃烧技术。

2.1低NOx翼型导流浓淡燃烧技术。

一次风流经喷嘴体时，通过安装在喷嘴体内部的翼型浓淡导流板分离装置，将一次风分成浓淡两相。

翼型导流浓淡煤粉燃烧器在炉膛水平断面实现了浓淡分级，产生了中心浓，四周淡的煤粉浓淡效果。

煤粉集中在炉膛的中心区域，有效地防止煤粉被甩到水冷壁上，增强了水冷壁附近的氧化性气氛。

有效地防止两侧墙水冷壁因实现炉内水平空气分级后导致主燃区过量空气系数降低而产生的高温腐蚀问题。

翼型导流浓淡煤粉燃烧器可以使煤粉适时着火，保证了煤粉的燃尽时间。

同时，一次风量没有改变，保证了煤粉燃烧所需的一次风。

由于加装SOFA喷口，主燃区烟气流量减小，导致炉膛截面烟气流速降低，进而延长了煤粉在炉膛内的停留时间，有助于控制NOx生成和提高煤粉的燃尽。

低NOx翼型导流浓淡特性：①翼型导流浓淡煤粉燃烧器能够适应不同煤种的要求，煤种适应性几乎涵盖了整个煤种分类的范围。

②良好的着火稳燃性能：浓煤粉气流具备着火热少，着火温度低，着火时间短，火焰传播速度快等显著的优点，使其具有良好的稳燃性能。

特别是在低负荷时，由于相对较高的煤粉浓度，保证了低负荷的稳定燃烧。

③防止炉膛结渣：浓煤粉在向火侧，淡煤粉气流在背火侧射入炉膛减少了灰颗粒冲刷水冷壁的可能性，再有偏置周界风的存在，在水冷壁附近形成相对较强的氧化性气氛，在较强的氧化气氛下，煤的灰熔点会相对提高，从而可防止结渣，避免高温腐蚀。

2.2偏置周界风技术。

偏置周界风是为了防止在燃烧器背火侧发生结焦，提高水冷壁侧氧量的最佳方法。

由于四角切圆燃烧方式，上游火焰对下游火焰的支持燃烧力度较大。

在支持燃烧的同时，也会由于上游火焰的动量冲击，燃烧火焰必将向水冷壁侧偏斜。

通常，热态的火焰实际直径是假想切圆的8～12倍。

实际火焰的真实直径不仅与假想切圆有关，同时与一次风动量、二次风动量、气流的刚性、混合燃烧的程度等有关。

因此，必须找到一种能够防止由于外在原因影响水冷壁的可靠手段。

偏置周界风对防止结焦有两方面好处：①提高燃烧器出口射流的“刚性”，减少射流的偏斜倾向。

②偏置周界风具有风屏保护作用，能提高炉膛水冷壁处氧化性气氛，而氧化性气氛使得煤灰粒子的软化温度相对升高，进一步弱化了结焦倾向，有利于防止结焦。

由于采用了偏置周界风，靠近水冷壁侧一次风气流含粉浓度低，再加之采用了大量的二次风，致使水冷壁区域的煤粉浓度进一步降低，氧浓度提高到最大。

这样的布置方式不仅能够实现炉膛截面上的浓淡燃烧，同时有利于提高水冷壁的氧化性气氛。

2.3 SOFA燃烧技术。

SOFA燃烧技术也称为降低炉内NOx燃烧系统。

将较大比例的二次风（SOFA）布置在燃烧器的上部。

该二次风不仅能够控制NOx的生成而且保证炉膛燃尽区进一步完全燃烧从而降低飞灰可燃物的含量，从而保证燃烧效率。

SOFA燃烧技术特点是：①适应各种燃料如煤、油、气。

②能减少尾部脱硝设备的投资。

③减少污染物排放罚款费用。

④锅炉燃烧效率和烟气流量没有改变，炉膛不会产生结渣和高温腐蚀。

⑤炉膛内的燃烧稳定、低负荷性能良好，安全可靠，火焰检测不受影响。

⑥对锅炉燃烧效率影响较小。

SOFA燃烧器风率实际设计值按20%或更高，对应的主燃烧器区域过量空气系数选取0.95或更低，这是目前新设计机组锅炉燃用烟煤低NOx燃烧器参数常用值，当然在煤种确定的条件下要同时综合考虑其他相关特性参数的选取。

但将来机组调试、运行时将综合考虑燃用煤质的燃烧特性、NOx排放、燃烧效率及CO排放，给出的一个建议运行推荐值。

根据经验估计应在16-22%范围内，设计值按21% 或更高是考虑设计裕量及未来运行煤种偏离常态运行较多的情况。

改造后调试期间确定NOx 排放量时要密切注意此值在合理范围内，只要CO排放控制在100ppm以下锅炉长期运行是安全可靠的。

3、内蒙古上都发电有限责任公司600MW机组锅炉低氮燃烧改造后效果分析通过机组规范调整试验数据表明，本厂锅炉低氮燃烧改造后蒸汽品质达到合格标准;BMCR给水温度达到275±5℃设计值;飞灰含碳量小于1.5%;锅炉热效率大于92.5%并保持最佳状态。

同时，机组负荷600MW运行工况下，煤粉细度保持R90=20-35%，在不投油最低稳燃负荷不小于240 MW工况下，煤粉细度仍然保持R90=20-35%。

通过以上分析数据得到结论如下：翼型导流浓淡低NOx改造效果较好，在每个主燃烧器最下部采用加大托粉喷嘴设计，通入加大部分空气量，以降低大渣含碳量;可垂直摆动分离燃尽风（SOFA）设计，能有效调整空气和烟气的混合过程，增加后期燃烧扰动，强化燃尽，降低飞灰含碳量，同时一次风喷口至屏底有足够的燃烧空间，保证有足够的煤粉停留时间，进一步降低飞灰含碳量。

低NOx燃烧技术空气分级方法在有效降低NOx排放的同时能最大限度地提高燃烧效率，并且不降低锅炉原有的燃煤适应性的要求。

4、内蒙古上都发电有限责任公司600MW机组锅炉设备燃烧系统的调整方法本厂锅炉低氮燃烧器和分级燃烧改造后主要产生的问题就是低负荷下主、再热汽温较设计温度较大程度偏低，及机组高负荷运行状态下降负荷时出现主、再热汽温偏低现象。

为了有效解决上述出现的问题，从现场运行设备的实际出发，主要采取了以下切实可行的调整措施，从而针对性地解决了汽温偏低异常问题。

①根据现场CO测点值状况、飞灰含碳量数值、大渣含碳量數值及NOx排放值合理调整氧量来强化燃烧，既保证NOx排放要求又不降低锅炉燃烧经济性。

②精准控制及合理调整炉膛负压由-100pa提高到-70pa，适当增加煤粉在炉膛的燃尽时间。

③远方就地传动二次风门挡板以使燃烧调整更为精准。

④增加机组负荷时采用正塔配风方式，降低机组负荷时采用倒塔配风方式，从而灵活调整主汽压的升高和降低速率。

⑤就地检查发现由于SOFA上下摆动火嘴执行机构的位置反馈故障，DCS显示SOFA上下摆动火嘴位置在50%，而就地SOFA上下摆动火嘴位置在全开位（此时炉内SOFA摆动火嘴位置为向最下方摆动角度），致使火焰向下吹，此时应立即检查就地摆动火嘴的气缸反馈信号及装置的连接投入情况，如果发现未连接时，立刻联系热工检修人员尽快投入运行。

通过热工修复在一定时间内仍不能操作时，应联系焊工，将SOFA上下摆动火嘴合理固定在中间位置，有效避免炉内燃烧不稳定状况的出现。

⑥SOFA挡板就地也可以通过操作把手上进行左右摆动，其中#1、3角SOFA挡板就地向下摆动时炉内实际为向右摆动，#2、4角的正好与#1、3角相反。

当锅炉燃烧出现偏左现象时，将SOFA 挡板合理调整至整体向右摆动，从而有利于抵消燃烧的残余旋转，同时利于平衡左右侧烟气量，给脱硝的烟气流场均匀创造有利条件，这样调整还会有利于降低脱硝催化剂层的积灰可能性，给脱硝系统的正常稳定运行创造更加良好条件。

⑦本厂锅炉就地的#1、4角SOFA风进风管道取自下层二次风大风箱母管，#2、3角SOFA进风管道取自上层二次风大风箱母管，而二次风大风箱母管进二次风大风箱有一个挡板。

针对此状况，可以通过精准调整左右侧这四个开度来保证四个角SOFA进风量大致相同，从而达到较均匀的动量，有利于切圆不偏斜。

⑧当机组检修期间检查低氮燃烧器内部的挡流板、稳燃钝体等所属设备的磨损、烧损及燃烧器周边结焦情况，对磨损、烧损的附属设备要加以修复，对于燃烧器周边的结焦要及时清理干净，从而保证炉内燃烧按设计初衷正常进行。

⑨由于本厂实际燃用煤质较设计煤种全水分更高、热值更低及锅炉一次风率更高，所以通过控制合理的一次风率、减少制粉系统冷风漏入量、及时对制粉系统进行检修维护以保证合适的煤粉细度值、尽可能增加二次风量以使其更好地组织燃烧等措施尽可能缩短煤粉在炉内的燃烬时间，提高锅炉燃烧效率的同时增加炉内受热面的吸热量。

5、结束语低氮燃烧技术是火电厂氮氧化物控制的首选技术，低氮燃烧器改造是一种经济、环保、有效的减排方法。

在实际的锅炉低氮燃烧改造过程中，有些机组会发生类似的蒸汽温度偏低问题，相关技术人员可通过分析机组锅炉低氮燃烧改造后的燃烧器状态、一、二次风配比、SOFA挡板的操作调整、炉膛负压的控制、二次风门开关特性等调整手段，采取切实可行的措施，创新理念，改善调整方法，完善技术方案，优化设备环境，既实现NOx排放浓度的有效降低，又保证锅炉汽温等各项指标不大幅偏离设计值，有效避免环境污染的同时提高火电厂社会及经济效益。

参考文献[1] 刘义，张广才.600MW机组锅炉低氮燃烧器运行特性分析[J].广西电力，2016（01）[2] 李超.600MW机组锅炉低氮燃烧改造[J].城市建设理论研究，2016（09）甄小东，男，汉族，本科学历，1987年出生，工程师，现从事发电厂锅炉技术管理工作。