新型燃燒系統(tǒng)改造及試驗

摘 要：文章針對公司3號汽鍋當(dāng)前運行存在NOx排放偏高、側(cè)墻高溫腐蝕、燃燒器部分結(jié)焦和部分燃燒器磨損等問題，為此公司對鍋爐進(jìn)行低氮燃燒器改造，經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保為未來發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：燃燒器；含碳量；技術(shù)

廣東汕尾紅海灣發(fā)電有限公司3號汽鍋為超超臨界、中間一次再熱、燃煤強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，單爐膛Π型露天布置，對沖燃燒方式，尾部雙煙道，固態(tài)排渣，平衡通風(fēng)，全鋼架懸吊布局，此中兩臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器于尾部煙道中。本次改造將結(jié)合以往工程改造經(jīng)驗及優(yōu)化方案，把賣方最新低氮燃燒技術(shù)和改進(jìn)后的燃燒器結(jié)構(gòu)應(yīng)用于本工程中，在確保達(dá)到本次改造目標(biāo)的前提下，也從改造成本上加以控制，以確定最優(yōu)的主燃燒器改造方案。

1 改造措施

（1）經(jīng)核算，原煤粉燃燒器外二次風(fēng)組件設(shè)計參數(shù)可以滿足本次改造設(shè)計要求，采用賣方先進(jìn)的新型OPCC低氮旋流煤粉燃燒器組件替換原旋流煤粉燃燒器相應(yīng)結(jié)構(gòu)。（2）對新設(shè)計的每只煤粉燃燒器增加空氣冷卻風(fēng)系統(tǒng)，保證燃燒器在停運狀態(tài)時有可靠的冷卻措施。（3）原鍋爐設(shè)計時在主燃燒器上方布置一層燃盡風(fēng)，燃盡風(fēng)率約占鍋爐總風(fēng)量的17.54%，燃盡風(fēng)調(diào)風(fēng)器采用我公司典型的中心直流+外周定向旋流的結(jié)構(gòu)。

2 燃盡風(fēng)結(jié)構(gòu)和改造

（1）原設(shè)計燃盡風(fēng)維持標(biāo)高和開孔中心位置不變，將此層燃盡風(fēng)整體更換，前、后墻各8只，更換后調(diào)風(fēng)器采用中心直流風(fēng)+外周定向旋流風(fēng)結(jié)構(gòu)。調(diào)風(fēng)器示意圖見圖1。（2）為強(qiáng)化全爐膛高度方向的深度分級燃燒，有效控制NOx，在原設(shè)計燃盡風(fēng)標(biāo)高的上方新增加一層直流燃盡風(fēng)，新增燃盡風(fēng)標(biāo)高及布置位置見改造方案圖，每只燃盡風(fēng)噴口裝設(shè)水平擺動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。（3）增加燃盡風(fēng)風(fēng)道（包括膨脹節(jié)）、風(fēng)箱入口調(diào)節(jié)擋板及執(zhí)行器、風(fēng)量測量裝置。（4）原設(shè)計燃盡風(fēng)層水冷壁開孔尺寸不做改造，對新增燃盡風(fēng)區(qū)域水冷壁重新開孔，將新增燃盡風(fēng)區(qū)域吹灰器取消并對改造引起的吹灰管路進(jìn)行調(diào)整。

3 新型OPCC燃燒器結(jié)構(gòu)及原理

新式OPCC旋流煤粉燃燒器的結(jié)構(gòu)如圖2。

本次燃燒器改造采用我公司最新低NOx旋流燃燒器技術(shù)，一次風(fēng)擴(kuò)錐設(shè)計為25°，與風(fēng)筒連接形式須采用螺栓連接，二次風(fēng)擴(kuò)錐設(shè)計為30°，采用翻邊結(jié)構(gòu)。一次風(fēng)粉混合物到達(dá)其風(fēng)口彎頭，經(jīng)過一次風(fēng)管，濃縮器將煤粉氣流產(chǎn)生徑向分離，氣流從一次風(fēng)管圓周外側(cè)經(jīng)過一次風(fēng)管出口處的穩(wěn)焰齒環(huán)進(jìn)入環(huán)形回流區(qū)著火燃燒[2]。燃燒器內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)通過燃燒器內(nèi)同心的內(nèi)二次風(fēng)、外二次風(fēng)環(huán)形通道在燃燒的不同階段噴入爐內(nèi)，實現(xiàn)分級供風(fēng)，降低NOx的生成量。進(jìn)入每個燃燒器的內(nèi)二次風(fēng)量可通過燃燒器上的二次風(fēng)門檔板進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)開度可得到適當(dāng)?shù)膬?nèi)二次風(fēng)量，以獲得最佳燃燒工況。內(nèi)二次風(fēng)通道內(nèi)布置有軸向旋流器使經(jīng)過的二次風(fēng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，離開燃燒器后旋轉(zhuǎn)的氣流在離心力的作用下擴(kuò)張，從而在中心區(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓，使高溫?zé)煔饣亓?，為煤粉氣流的著火提供能量，以獲得最佳燃燒工況[1]。

4 試驗方案

（1）以日常運行工況為基礎(chǔ)，測試運行氧量分布、NOx、飛灰含碳，掌握當(dāng)前機(jī)組運行狀況，了解目前鍋爐存在問題，為下一步調(diào)整指明方向。此工況燃燒器各風(fēng)門、燃盡風(fēng)風(fēng)門都為全開狀態(tài)，在脫硝進(jìn)口實測煙氣成分，測量的數(shù)據(jù)及氧量見表1及圖3。

由此，爐寬氧量分布呈現(xiàn)出爐膛中間氧量高，兩側(cè)墻氧量低的規(guī)律[3]；CO排放很高，DCS已經(jīng)超量程（1029ppm），實測平均值為3153ppm。

（2）從基礎(chǔ)工況可看出，鍋爐截面中間氧量高兩側(cè)墻氧量偏低，因此在基礎(chǔ)工況下，調(diào)整上層OFA直流風(fēng)偏轉(zhuǎn)角及下層OFA燃盡風(fēng)的旋流風(fēng)和直流風(fēng)等就地?fù)醢?。測量煙氣成分分布如表2及圖4。

調(diào)整燃盡風(fēng)就地?fù)醢搴?，兩?cè)氧量略有提高，爐膛寬度分布較調(diào)平前均勻，鍋爐排放煙氣中的CO大幅下降，從3153ppm下降至452ppm。雖然整體CO不高，但氧量低的位置CO 含量相對較高，鍋爐飛灰含碳量變化不大。

5 結(jié)束語

調(diào)整燃盡風(fēng)就地?fù)醢搴螅瑑蓚?cè)氧量略有提高，爐膛寬度分布較調(diào)平前更均勻；鍋爐排放煙氣中的CO大幅下降。上層燃盡風(fēng)風(fēng)箱擋板開大后，NOx排放略有下降，CO降低，飛灰含碳量有所下降。下層燃盡風(fēng)風(fēng)箱擋板關(guān)小后，NOx排放上升，CO上升，飛灰含碳量上升。煤粉變細(xì)，燃燒加強(qiáng)，NOx排放有所上升，飛灰含碳量和大渣含碳量都下降。改造后NOx下降明顯，在燃用設(shè)計煤種時可控制在240-270mg/Nm3之間，燃盡較好，飛灰含碳量低，最佳工況可控在1.5%甚至1%以下。建議盡早調(diào)整磨煤機(jī)加載壓力、磨輥間隙，改善煤粉細(xì)度。若制粉系統(tǒng)改善后，鍋爐氧量分布將更好，飛灰含碳量和CO含量指標(biāo)將更好。進(jìn)而可以進(jìn)一步降低鍋爐運行風(fēng)量，從而降低NOx排放水平。

參考文獻(xiàn)

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