低氮燃燒器改造技術(shù)方案_圖文

1、*發(fā)電有限公司300MW 亞臨界鍋爐降低NOx 的改造技術(shù)方案報(bào)告名稱：*發(fā)電有限公司300MW 亞臨界鍋爐降低NO x 的改造技術(shù)方案承擔(dān)單位：*有限公司報(bào)告撰寫：*（燃燒部分）*（性能部分）報(bào)告校對(duì)：*（燃燒部分）*（性能部分）報(bào)告審核：*目 錄1. 項(xiàng)目背景 . 51.1 鍋爐概況 . 71.1.1 鍋爐B-MCR 主要設(shè)計(jì)參數(shù) . 71.1.2 鍋爐原設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料 . . 101.1.3 鍋爐目前運(yùn)行參數(shù)、存在的問題和進(jìn)行過的改造 . 111.1.4 鍋爐目前燃用煤質(zhì)資料 . . 131.1.5 鍋爐改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料 . . 141.1.6 鍋爐燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)情況 . . 151.2 鍋

2、爐配套輔機(jī)情況 . 161.3 電廠改造目標(biāo) . 172. 制粉系統(tǒng)改造. 172.1 兩種制粉系統(tǒng)特性分析 . 172.2 改造設(shè)計(jì)煤種燃燒特性分析 . 202.3 制粉系統(tǒng)改造必要性分析 . 222.4 制粉系統(tǒng)改造性能分析 . 232.4.1煤粉管道層數(shù)的選擇 . . 262.4.2煤粉管道流速 . . 302.4.3 一次風(fēng)率 . . 312.5 空氣預(yù)熱器對(duì)制粉系統(tǒng)改造的適應(yīng)性分析 . . 322.6 風(fēng)機(jī)對(duì)制粉系統(tǒng)改造的適應(yīng)性分析. 323. 上鍋低NO x 煤粉燃燒技術(shù)的發(fā)展 . 333.1 第1代同心切圓燃燒系統(tǒng) . 343.1.1 設(shè)計(jì)情況介紹 . . 343.1.2 運(yùn)行情

3、況分析 . . 353.1.3 小結(jié) . . 373.2 第2代引進(jìn)型低NO X 切向燃燒系統(tǒng)LNCFS . 373.2.1 設(shè)計(jì)情況介紹 . . 383.2.2運(yùn)行情況分析 . . 403.2.3 小結(jié) . . 423.3 第2.5代復(fù)合空氣分級(jí)低NO X 燃燒系統(tǒng) . . 423.4 第3代高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)低NO X 燃燒系統(tǒng) . . 443.4.1 已經(jīng)完成的高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)燃燒課題成果介紹 . 443.4.2. 上鍋公司低NOx 燃燒技術(shù)專利介紹 . 484. 上鍋的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、改造業(yè)績(jī)和優(yōu)化目標(biāo) . . 494.1上鍋技術(shù)優(yōu)勢(shì) . . 494.1.1“爐”側(cè)優(yōu)勢(shì) . 504.1.2“鍋

4、”側(cè)優(yōu)勢(shì) . 554.2改造業(yè)績(jī) . . 554.3優(yōu)化目標(biāo) . . 565.*發(fā)電有限公司300MW 機(jī)組改造方案 . 575.1 改造原則及措施 . 575.2 燃燒器一次風(fēng)/煤粉噴嘴層數(shù)的選擇 . . 575.2 燃燒器一次風(fēng)/煤粉噴嘴標(biāo)高的選擇 . . 575.3 *發(fā)電有限公司300MW 機(jī)組改造方案 . . 58單只煤粉噴嘴輸入熱量 . 596 避免改造后出現(xiàn)問題的措施 . . 616.1低負(fù)荷下保證NO X 排放的措施 . 616.1.1 低負(fù)荷下影響NO x 排放的因素 . 616.1.2 變氧量條件下分級(jí)燃燒的試驗(yàn)研究 . 646.1.3 變負(fù)荷工況下NOx 排放特性的試驗(yàn)研

5、究 . 666.1.4 低負(fù)荷工況下保證NOx 排放的措施 . 686.2改造后鍋爐效率不降低的措施 . 686.2.1神華煤分級(jí)燃燒的試驗(yàn)結(jié)果 . . 686.2.2 小結(jié) . . 696.3改造后鍋爐不出現(xiàn)爐膛嚴(yán)重結(jié)渣和高溫腐蝕的技術(shù)措施 . 706.3.1改造后防止?fàn)t膛嚴(yán)重結(jié)渣和高溫腐蝕的措施 . 706.3.2數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果 . . 716.3.3鍋爐運(yùn)行業(yè)績(jī) . . 726.3.4小結(jié) . . 726.4改造后保證與鍋爐輔機(jī)匹配的技術(shù)措施 . 736.5改造后保證水動(dòng)力和熱力平衡的技術(shù)措施 . 737. 鍋爐改造性能指標(biāo) . . 778. 鍋爐改造內(nèi)容和范圍 . . 788.1.

6、鍋爐改造內(nèi)容和范圍 . 788.2. 設(shè)計(jì)供貨分界點(diǎn) . 798.3 可以利舊的設(shè)備 . 798.4 供貨范圍 . 799. 鍋爐其他部分改造 . . 809.1 制粉系統(tǒng)改造對(duì)鍋爐性能的影響. 819.2 燃燒設(shè)備改造多鍋爐熱力性能的影響 . . 819.3增加低溫再熱器受熱面必要性分析和原則方案 . 8410. 總結(jié) . 841. 項(xiàng)目背景*發(fā)電有限公司位于*省咸陽市，建設(shè)有4×300MW 燃煤發(fā)電機(jī)組。*發(fā)電有限公司3號(hào)4號(hào)機(jī)組300MW 亞臨界鍋爐是上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的亞臨界壓力一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，型號(hào)為SG-1025/16.7-M315。3號(hào)4號(hào)機(jī)組于1991、

7、1992年建成投產(chǎn)。鍋爐采用四角切圓擺動(dòng)式直流燃燒器，配用鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，單爐膛，露天布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。鍋爐裝有*有限公司設(shè)計(jì)制造的對(duì)沖同心正反切圓燃燒系統(tǒng)，其NOx 排放設(shè)計(jì)值650mg/m3（O 2=6%）。實(shí)際運(yùn)行中，燃用揮發(fā)份較高煤種時(shí)，NOx 排放測(cè)試值在400700mg/Nm3（O 2=6%）之間，燃燒煙煤：貧煤=1:1的煤種時(shí)，NOx 排放為900mg/Nm3（O 2=6%）左右，燃燒100%貧煤時(shí)，NOx 排放為12001500mg/Nm3（O 2=6%），已經(jīng)不能滿足目前火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2003中NOx 排放4

8、50mg/m3（O 2=6%）要求。我國人均裝機(jī)容量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的平均水平，我國的能源結(jié)構(gòu)決定了在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，燃煤機(jī)組裝機(jī)容量還將不斷增長(zhǎng)，火電廠排放的二氧化硫、氮氧化物和煙塵仍將增加?；痣姀S排放的大氣污染物若得不到有效控制，將直接影響我國大氣環(huán)境質(zhì)量的改善和電力工業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展。為此，環(huán)境保護(hù)部對(duì)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2003）進(jìn)行了修訂。十幾天前，也就是2011年09月21日，環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了新修訂的GB13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)將自2012年1月1日起實(shí)施。按照GB13223-2011火電廠大氣污

9、染物排放標(biāo)準(zhǔn)，NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)參見表1-1：非重點(diǎn)地區(qū)NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)。表1-2：重點(diǎn)地區(qū)NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)。表1-1 非重點(diǎn)地區(qū)NOx 排放標(biāo)準(zhǔn) 6 表1-2 重點(diǎn)地區(qū)NOx 排放標(biāo)準(zhǔn) 注：重點(diǎn)地區(qū)，指根據(jù)環(huán)境保護(hù)工作的要求，在國土開發(fā)密度較高，環(huán)境承載能力開始減弱，或大氣環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重大氣環(huán)境污染問題而需要嚴(yán)格控制大氣污染排放的地區(qū)。7*發(fā)電有限公司位于*大城市區(qū)域，將按照重點(diǎn)地區(qū)，NOx 排放限值100mg/m3（O 2=6%）進(jìn)行考核。為此，必須對(duì)機(jī)組進(jìn)行煙氣脫硝改造，同時(shí)對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用上鍋?zhàn)钚碌?代高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)低NOx 燃燒技術(shù)對(duì)燃燒器進(jìn)

10、行改造，在燃用目前運(yùn)行煤種的件下，在40%-MCR到100%-MCR負(fù)荷段，全過程鍋爐出口NOx 排放將不超過400mg/Nm3（O 2=6%）。從而降低煙氣脫硝裝置的運(yùn)行成本。根據(jù)國家新的排放政策要求，*發(fā)電有限公司，計(jì)劃對(duì)二期3號(hào)4號(hào)機(jī)組300MW 亞臨界鍋爐進(jìn)行低氮燃燒改造和脫硝改造。計(jì)劃工期分別為：4號(hào)鍋爐為2012年46月，3號(hào)鍋爐為2013年。1.1 鍋爐概況*發(fā)電有限公司3號(hào)4號(hào)機(jī)組300MW 亞臨界鍋爐是上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG 1025/16.7M315型亞臨界壓力一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐。采用四角切圓擺動(dòng)式直流燃燒器，配用鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，單爐膛型露天

11、布置，、燃煤、平衡通風(fēng)全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。尾部煙道為雙煙道，前部煙道布置有低溫再熱器，后部煙道布置低溫過熱器，低再低過下方布置省煤器，再熱汽溫的調(diào)整主要靠布置于省煤器下方的煙氣調(diào)溫?fù)醢暹M(jìn)行調(diào)整。原設(shè)計(jì)煤種為銅川煙煤與貧煤的1：4的混煤，校核煤種為全貧煤。由于煤炭市場(chǎng)的變化，為降低發(fā)電成本，*發(fā)電有限公司已于2002年開始大量采購彬長(zhǎng)長(zhǎng)焰煤與貧煤進(jìn)行摻燒，摻燒比例為煙煤：貧煤=2:1。1.1.1 鍋爐B-MCR 主要設(shè)計(jì)參數(shù)鍋爐B-MCR 主要設(shè)計(jì)參數(shù)，參見表1-3：鍋爐B-MCR 主要設(shè)計(jì)參數(shù)。表1-3：鍋爐B-MCR 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 8 鍋爐按燃用煙煤和貧煤的混煤設(shè)計(jì)，系亞臨界

12、、一次中間再熱、自然循環(huán)、燃煤汽包鍋爐。鍋筒采用單段蒸發(fā)系統(tǒng)，內(nèi)裝導(dǎo)流式旋風(fēng)分離器、立式百葉窗分離器和均汽孔板，爐膛四周為全焊膜式水冷壁。過熱蒸汽采用噴水減溫，再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用煙氣擋板和噴水（微調(diào)）相結(jié)合。鍋爐帶基本負(fù)荷，采用定壓或定滑定的方式運(yùn)行。配備三分倉容克式回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐總圖參見圖1-1：鍋爐總圖。9 圖1-1：鍋爐總圖燃燒器為四角布置擺動(dòng)式直流式煤粉燃燒器，每角燃燒器由6層二次風(fēng)噴口、4層一次風(fēng)噴口和兩層三次風(fēng)噴口組成。一次風(fēng)噴嘴與二次風(fēng)噴嘴間隔布置，兩層三次風(fēng)噴嘴布置在頂部消旋二次風(fēng)噴咀下方。在A 、D 、G 三層二次風(fēng)噴咀內(nèi)設(shè)置了輕油油槍，每支油槍出力0.8-1.0噸

13、/h。目前第2層、第3層一次風(fēng)噴嘴上揚(yáng)3°，其余水平位置、固定、焊死，不參與過熱汽溫和再熱汽溫的擺動(dòng)調(diào)整。燃燒器總圖參見圖1-2：燃燒器總圖。 圖1-2 燃燒器總圖鍋爐制粉系統(tǒng)為中間儲(chǔ)倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，采用4臺(tái)筒式鋼球磨煤機(jī)，型號(hào)為MG350/600-。給粉機(jī)型號(hào)為GF-15，共16臺(tái)。鍋爐配備2臺(tái)冷一次風(fēng)機(jī)。 1.1.2 鍋爐原設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料鍋爐原設(shè)計(jì)煤質(zhì)為貧煤：煙煤=4：1的混煤，參見表1-4：鍋爐原設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料。表1-4：鍋爐原設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料11 表1-5：鍋爐燃油資料1.1.3 鍋爐目前運(yùn)行參數(shù)、存在的問題和進(jìn)行過的改造鍋爐目前運(yùn)行參數(shù)，參見表 1-6：鍋爐目前運(yùn)行參數(shù)。表1-6

14、：鍋爐目前運(yùn)行參數(shù)12 鍋爐目前存在的問題主要有：1、鍋爐正常運(yùn)行中甲乙側(cè)再熱汽溫偏差較大。2、低負(fù)荷時(shí)再熱汽溫偏低，需增加氧量來提高再熱汽溫度。3、燃燒器噴口不能擺動(dòng)，運(yùn)行中擺角無法調(diào)整，氣溫調(diào)整手段少，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。 4、水冷壁高溫腐蝕嚴(yán)重。5、NOx 排放高，燃用揮發(fā)份較高煤種時(shí)，NOx 排放測(cè)試值在400700mg/Nm3（O 2=6%）之間，燃燒煤種為煙煤/貧煤=1:1時(shí)，NOx 排放為900mg/Nm3（O 2=6%），燃燒100%貧煤時(shí)，NOx 排13放為12001500mg/Nm3（O 2=6%）。鍋爐進(jìn)行過的改造主要有：1、拆除省煤器灰斗放灰裝置和空預(yù)器出口煙道灰斗放灰裝置

15、。 2、拆除二次風(fēng)蒸汽暖風(fēng)器，改為熱風(fēng)再循環(huán)。3、空預(yù)器、尾部煙道、水平煙道蒸汽吹灰器改為氣脈沖吹灰器，爐膛蒸汽吹灰器拆除。 4、空預(yù)器由豪頓華公司改為48分倉、固定式密封、換熱元件高度不變。5、最下層四只煤粉燃燒器采用煙臺(tái)龍?jiān)醇夹g(shù)改為微油點(diǎn)火燃燒器，并將該層燃燒器改為熱風(fēng)送粉和乏氣送粉相結(jié)合的方式，在鍋爐啟動(dòng)階段由乙排粉機(jī)送粉，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)由熱一次風(fēng)送粉。 1.1.4 鍋爐目前燃用煤質(zhì)資料鍋爐目前燃用煤質(zhì)資料，參見表1-7：鍋爐目前燃用煤質(zhì)資料。表1-7：鍋爐目前燃用煤質(zhì)資料 142011年煤質(zhì)分析月度平均匯總表，參見表1-8：2011年煤質(zhì)分析月度平均匯總表。表1-8：2011年煤質(zhì)分析

16、月度平均匯總表 1.1.5 鍋爐改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料由于鍋爐實(shí)際燃用煤質(zhì)與原設(shè)計(jì)煤質(zhì)相差較大，鍋爐本次改造，設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料將在電廠提供的運(yùn)行煤質(zhì)資料基礎(chǔ)上，進(jìn)行歸納整理，以最大程度代表目前運(yùn)行煤質(zhì)，改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)用于制粉系統(tǒng)、鍋爐性能和燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)。鍋爐改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)，參見表1-9：鍋爐改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)。表1-9：鍋爐改造設(shè)計(jì)煤質(zhì)15 t ar ar ar ar ar ar 1.1.6 鍋爐燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)情況燃燒設(shè)備的原設(shè)計(jì)參數(shù)，參見表1-10：燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)。表1-10：燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)161.2 鍋爐配套輔機(jī)情況鍋爐配套輔機(jī)情況，參見表1-11：鍋爐配套輔機(jī)情況。表1-11：爐配套輔機(jī)情況 17 1.

17、3 電廠改造目標(biāo)針對(duì)本次鍋爐改造，電廠改造目標(biāo)如下：1、借助低氮燃燒器改造，將鍋爐由原熱風(fēng)送粉改為乏氣送粉方式，以適應(yīng)煤種的變化和便于低氮燃燒器改造的整體布置。2、改乏氣送粉應(yīng)保證三臺(tái)排粉機(jī)帶300MW 負(fù)荷。3、鍋爐改造在盡可能小的范圍內(nèi)進(jìn)行，爭(zhēng)取保留現(xiàn)有一次風(fēng)管道不變、主燃燒區(qū)的水冷套不變。4、低氮燃燒改造加乏氣送粉改造后，鍋爐各蒸汽參數(shù)、性能指標(biāo)不出現(xiàn)下降，能解決現(xiàn)存的再熱汽溫偏差大、再熱汽溫偏低的缺陷。5、改造后在保證鍋爐效率不降低的前提下，鍋爐省煤器后煙氣NOx 排放量400mg/Nm3（O 2=6%）。6、鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷50%ECR。2. 制粉系統(tǒng)改造2.1 兩種制粉系統(tǒng)特

18、性分析制粉系統(tǒng)由將鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，改為鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)，空氣預(yù)熱器將由3分倉改為2分倉。鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)參見圖2-1：鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)。18 圖2-1 鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)參見圖2-2：鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)。 圖2-2 鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)通過對(duì)圖2-1和圖2-2的系統(tǒng)進(jìn)行分析，兩種制粉系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)比，參見表2-1：兩種制粉系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)比。表2-1 兩種制粉系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)比19 由表2-1可見，鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，容易獲得250左右的一次風(fēng)/煤粉混合

19、溫度，一次風(fēng)比率通常在15%左右，制粉中產(chǎn)生的水蒸汽，混合在三次風(fēng)中送入爐膛，所有這些特點(diǎn)，均有利于降低一次風(fēng)/煤粉氣流的著火溫度，提高煤粉氣流的著火性能，適用于難著火的無煙煤、貧煤。但是需要配置專門的一次風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)較為復(fù)雜。鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)，適合于容易著火的煙煤，不需要配置專門的一次風(fēng)機(jī)，廠用電率低，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。202.2 改造設(shè)計(jì)煤種燃燒特性分析首先對(duì)本次鍋爐改造的設(shè)計(jì)煤種進(jìn)行燃燒特性分析，以判斷是否適合采用鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)。按照GB/T7562-1998“發(fā)電廠煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件”的判斷方法，本次鍋爐改造的設(shè)計(jì)煤種屬于V 4Q 3A 2M 2S 4ST 3

20、，為中高揮發(fā)份、中等發(fā)熱量、中等灰份、中低水份、高硫、中高灰融點(diǎn)的中等動(dòng)力用煤，具體判別指標(biāo)參見表2-2：發(fā)電廠煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件。表2-2：發(fā)電廠煤粉鍋爐用煤技術(shù)條件 21 改造設(shè)計(jì)煤的著火性能為較易著火煤種，參見表2-3：改造設(shè)計(jì)煤的著火性能。表2-3：改造設(shè)計(jì)煤的著火性能22 改造設(shè)計(jì)煤的燃盡性能為較易燃盡煤種，參見表2-4：改造設(shè)計(jì)煤的燃盡性能。表2-4：改造設(shè)計(jì)煤的燃盡性能 從上述分析結(jié)果可見，目前電廠燃用的煤質(zhì)的燃燒特性，完全可以適應(yīng)制粉系統(tǒng)由鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，改為鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)，將不會(huì)引起煤粉著火、燃盡方面的問題。2.3 制粉系統(tǒng)改造必要性分析

21、三次風(fēng)是在制粉系統(tǒng)做完工后的乏氣，溫度約70左右，風(fēng)速54m/s，攜帶有10%的細(xì)粉（以單臺(tái)磨出力50t/h計(jì)，單臺(tái)排粉機(jī)所帶兩只三次風(fēng)攜帶的煤粉約5t/h。），緊鄰主燃燒器最上層一次風(fēng)噴入爐內(nèi)。由于三次風(fēng)溫度低、水分大、風(fēng)速高，并攜帶一定量煤粉，對(duì)燃燒及汽溫調(diào)節(jié)存在不利影響：1 使火焰溫度降低，燃燒不穩(wěn)定。2 火焰拖長(zhǎng)，爐膛出口煙溫升高，使過熱汽溫與再熱汽溫偏高，汽溫調(diào)節(jié)幅度增大，同時(shí)增大過熱器熱偏差。3 三次風(fēng)高速射入，使火焰殘余旋轉(zhuǎn)增大，同時(shí)飛灰可燃物增加。4 三次風(fēng)量較大時(shí)，風(fēng)速也增大，易擾亂爐正常的空氣流動(dòng)，引起火焰貼墻結(jié)渣。 5 三次風(fēng)的啟停造成爐內(nèi)氧量變化大，不利于爐內(nèi)氧量控制。

22、 6 三次風(fēng)帶有大量煤粉，三次風(fēng)的啟停影響爐內(nèi)燃燒。由上述可知，三次風(fēng)也必然對(duì)爐內(nèi)氮氧化物的控制產(chǎn)生影響，特別是在頻繁的磨機(jī)啟停、切換時(shí)。 可見，要解決三次風(fēng)對(duì)燃燒的影響，必須進(jìn)行熱風(fēng)送粉改乏氣送粉。由于鍋爐高度限制，去掉三次風(fēng)進(jìn)行乏氣送粉改造，可增加爐內(nèi)還原區(qū)高度，盡可能多的布置燃盡風(fēng)，有利于降低NOx 的排放同時(shí)，熱風(fēng)送粉改乏氣送粉后，空預(yù)器將由三分倉改為兩分倉，空預(yù)器漏風(fēng)將會(huì)有所減小，以前期脫硝摸底試驗(yàn)測(cè)得二三期空預(yù)器漏風(fēng)比較來看，空預(yù)器漏風(fēng)將由9%降至6%，進(jìn)入吸風(fēng)機(jī)入口的煙氣量將下降約15%，風(fēng)機(jī)電耗將有所下降，將減輕吸風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)和脫硫系統(tǒng)的壓力。（按*熱工研究院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，空預(yù)器

23、漏風(fēng)率每下降1%，煤耗下降0.2g/KWh）還有，鍋爐燃燒煤種與原設(shè)計(jì)已出現(xiàn)很大偏差，為降低氮氧化物排放，煙煤摻燒會(huì)成為常態(tài)化，比例還有增加的可能，將對(duì)制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來更大壓力。2.4 制粉系統(tǒng)改造性能分析制粉系統(tǒng)將由鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，改為鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)。 上鍋對(duì)鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)和鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，計(jì)算是評(píng)估在制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備，如風(fēng)機(jī)等不作改造的情況下，各參數(shù)能否滿足設(shè)計(jì)要求。計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)采用“DL5145-火力發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定”。計(jì)算結(jié)果參見表2-5：制粉系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果。計(jì)算工況為2個(gè)

24、工況，分別為工況1“改造設(shè)計(jì)煤+熱風(fēng)送粉”和工況2“改造設(shè)計(jì)煤+乏氣送粉”。其中工況1 “改造設(shè)計(jì)煤+熱風(fēng)送粉”代表機(jī)組目前的運(yùn)行情況，工況2 “改造設(shè)計(jì)煤+乏氣送粉”代表機(jī)組進(jìn)行制粉系統(tǒng)改造后的情況。表2-5 制粉系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果 2425 對(duì)于工況1“改造設(shè)計(jì)煤+熱風(fēng)送粉”，系統(tǒng)簡(jiǎn)圖和各點(diǎn)的參數(shù)，參見圖2-3：工況1系統(tǒng)簡(jiǎn)圖和各點(diǎn)的參數(shù)。圖2-3 工況1系統(tǒng)簡(jiǎn)圖和各點(diǎn)的參數(shù)。對(duì)于工況2“改造設(shè)計(jì)煤+乏氣送粉”，系統(tǒng)簡(jiǎn)圖和各點(diǎn)的參數(shù)，參見圖2-4：工況2系統(tǒng)簡(jiǎn)圖和各點(diǎn)的參數(shù)。 圖2-4 工況2系統(tǒng)簡(jiǎn)圖和各點(diǎn)的參數(shù)。計(jì)算結(jié)果分析：由上述計(jì)算結(jié)果可見，要保證制粉系統(tǒng)改造后，能夠正常運(yùn)行，關(guān)鍵是處理好

25、以下3個(gè)參數(shù)的配置：2.4.1煤粉管道層數(shù)的選擇本小節(jié)內(nèi)容對(duì)煤粉管道的層數(shù)進(jìn)行了討論，就采用4層和6層煤粉管道，討論兩種技術(shù)方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)。1）煤粉管道層數(shù)采用4層。燃燒器的一次風(fēng)/煤粉噴嘴層數(shù)，采用4層的設(shè)計(jì)，這樣可以保留原4層一次風(fēng)/煤粉管道，不需要進(jìn)行很大的改造?？紤]到磨煤機(jī)停運(yùn)的工況，磨煤機(jī)出口不產(chǎn)生乏氣，那么就可以采用“熱風(fēng)”，或“熱風(fēng)+冷風(fēng)”的送粉方式，在對(duì)應(yīng)的排粉風(fēng)機(jī)的入口，通入“熱風(fēng)”，或“熱風(fēng)+冷風(fēng)”，進(jìn)行送粉?？紤]到排粉風(fēng)機(jī)檢修的工況，特別是MCR 工況下，1臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)檢修，那么鍋爐只有3層一次風(fēng)/煤粉噴嘴投入運(yùn)行，這時(shí)單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率較大，參見表2-6：

26、單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率。表2-6 單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率 按照上鍋公司的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本工程單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率，不允許大于240×106 KJ/h，在采用3層一次風(fēng)/煤粉噴嘴帶MCR 負(fù)荷時(shí)，剛好滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是可以的，但是已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)允許的上限值。上鍋公司單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用技術(shù)引進(jìn)方，美國ALSTOM 公司的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，參見圖2-5：?jiǎn)沃灰淮物L(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率。 圖2-5 單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴熱功率由上鍋公司設(shè)計(jì)制造的安徽淮南田家庵電廠300MW 鍋爐，采用鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)，一次風(fēng)/煤粉噴嘴同樣為4層設(shè)計(jì)，已經(jīng)投入運(yùn)行十多

27、年，運(yùn)行情況良好，參見圖2-6：田家庵電廠300MW 鍋爐燃燒器布置。 圖2-6 田家庵電廠300MW 鍋爐燃燒器布置有上述的技術(shù)分析可見，保持目前的4層煤粉管道不變，可以最大程度減少改造工作量，但是在采用3層一次風(fēng)/煤粉噴嘴帶MCR 負(fù)荷的工況時(shí)，已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)允許的上限值?？紤]到電廠今后煙煤摻燒會(huì)成為常態(tài)化，比例還有增加的可能，這將導(dǎo)致爐膛發(fā)生嚴(yán)重結(jié)渣的機(jī)會(huì)大大增加。為此建議本次鍋爐和制粉系統(tǒng)改造時(shí)，采用六層一次風(fēng)布置的方式，一次風(fēng)管道的規(guī)格，初步考慮采用480×10。2）煤粉管道層數(shù)采用6層。6層一次風(fēng)布置完全參照三期送粉方式，四臺(tái)排粉機(jī)各帶一層半一次風(fēng)，單只燃燒器出力小，燃燒

28、調(diào)整靈活，無需對(duì)現(xiàn)有排粉機(jī)進(jìn)行擴(kuò)容改造，12.6m 運(yùn)轉(zhuǎn)層可進(jìn)行管道布置。但其缺點(diǎn)是：燃燒器改造范圍大，主燃燒區(qū)水冷套必須要改，現(xiàn)有送粉管道全部更換、熱二次風(fēng)道改造、給粉機(jī)改造等，投資高?？紤]到排粉風(fēng)機(jī)檢修的工況，特別是MCR 工況下，1臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)檢修，那么鍋爐只有4.5層一次風(fēng)/煤粉噴嘴投入運(yùn)行，這時(shí)單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率較大，參見表2-7：?jiǎn)沃灰淮物L(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率。表2-7 單只一次風(fēng)/煤粉噴嘴的熱功率 2.4.2煤粉管道流速按照“DL5145-火力發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定”，鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)，煤粉管道流速需要滿足22m/s28m/s，目前煤粉管道的規(guī)格

29、為530×10。為使得在不修改煤粉管道規(guī)格的情況下，煤粉管道流速滿足要求，共做了8個(gè)工況的計(jì)算，參見表2-7：8個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算工況。表2-7 8個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算工況 31 最終確定采用工況5，計(jì)算結(jié)果比較理想，煤粉管道流速為23.73m/s，滿足設(shè)計(jì)要求，具體計(jì)算結(jié)果參見表2-5：制粉系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果。對(duì)于采用6層一次風(fēng)/煤粉管道的布置方式，需要對(duì)制粉系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證煤粉管道流速滿足要求，這在技術(shù)上是完全可行的。 2.4.3 一次風(fēng)率按照“DL5145-火力發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定”，一次風(fēng)率的推薦數(shù)據(jù)參見表2-8：一次風(fēng)率的推薦數(shù)據(jù)。表2-8 一次風(fēng)率的推薦數(shù)據(jù)目前工況2“改造

30、設(shè)計(jì)煤+乏氣送粉”，一次風(fēng)率計(jì)算結(jié)果為23%，滿足“表2-6：一次風(fēng)率的推薦數(shù)據(jù)”的設(shè)計(jì)要求。322.5 空氣預(yù)熱器對(duì)制粉系統(tǒng)改造的適應(yīng)性分析制粉系統(tǒng)由將鋼球磨中間倉儲(chǔ)制熱風(fēng)送粉制粉系統(tǒng)，改為鋼球磨中間倉儲(chǔ)制乏氣送粉制粉系統(tǒng)，空氣預(yù)熱器將由3分倉改為2分倉，在技術(shù)上是可行的，詳細(xì)內(nèi)容參見空氣預(yù)熱器的專題論述。 2.6 風(fēng)機(jī)對(duì)制粉系統(tǒng)改造的適應(yīng)性分析風(fēng)機(jī)對(duì)制粉系統(tǒng)改造的適應(yīng)性分析，主要關(guān)注排粉機(jī)風(fēng)量、排粉機(jī)壓頭、送風(fēng)機(jī)風(fēng)量、送風(fēng)機(jī)壓頭等。1） 排粉機(jī)風(fēng)量。參見表2-5：制粉系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果，改造前排粉風(fēng)機(jī)風(fēng)量為106431m 3/h，改造后排粉風(fēng)機(jī)風(fēng)量為106486m 3/h，相差不大，都小于排粉風(fēng)

31、機(jī)的127413m 3/h的額定風(fēng)量。2） 排粉機(jī)壓頭。排粉風(fēng)機(jī)的額定壓頭為13500Pa ，要大于一次風(fēng)機(jī)的額定壓頭10787Pa ，估計(jì)問題不大，但是還需要收集煤粉管道和排粉機(jī)連接管道布置等方面的圖紙，進(jìn)行詳細(xì)的阻力計(jì)算，才能給出最終的評(píng)估。特別是要求3臺(tái)排粉機(jī)帶MCR 負(fù)荷時(shí)，煤粉管道的阻力較大。*電廠期、期的排粉機(jī)，設(shè)計(jì)參數(shù)參見表2-9：*電廠期、期排粉機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。表2-9 *電廠期、期排粉機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 3） 送風(fēng)機(jī)風(fēng)量。制粉系統(tǒng)改造，需要取消2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)比率由56%提高到73%，這樣送風(fēng)機(jī)風(fēng)量需要增33加。單臺(tái)送風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量為（3672）×104m 3/h，2臺(tái)送

32、風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量為（72144）×104m 3/h，大于MCR 工況下的二次風(fēng)量，約75×104m 3/h，能夠滿足要求。4） 送風(fēng)機(jī)壓頭。制粉系統(tǒng)改造，對(duì)送風(fēng)機(jī)壓頭的影響不大，送風(fēng)機(jī)的額定壓頭為1300-5700Pa ，能夠滿足要求。 *電廠期、期的送風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)參數(shù)參見表2-10：*電廠期、期送風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。表2-10 *電廠期、期送風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù) 3. 上鍋低NO x 煤粉燃燒技術(shù)的發(fā)展上海鍋爐廠有限公司在上世紀(jì)80年代開始進(jìn)行低NOx 煤粉燃燒技術(shù)方面的開發(fā)設(shè)計(jì)工作，多年來開發(fā)積累了多種低NO x 煤粉燃燒技術(shù)，已經(jīng)從第1代同心切圓燃燒系統(tǒng)發(fā)展到第3 代高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)

33、低NO x 燃燒系統(tǒng)，參見表3-1。表3-1 上低NOx 煤粉燃燒技術(shù)發(fā)展階段34 3.1 第1代同心切圓燃燒系統(tǒng)在上世紀(jì)90年代初進(jìn)行吳涇第二發(fā)電廠600MW 亞臨界控制循環(huán)鍋爐燃燒設(shè)備方案設(shè)計(jì)時(shí)，上鍋公司提出了一個(gè)全新的燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，即對(duì)沖同心正反切圓燃燒系統(tǒng)。這是對(duì)同心切圓燃燒系統(tǒng)的一種發(fā)展，它用啟轉(zhuǎn)二次風(fēng)偏置角的概念代替了傳統(tǒng)的假想切圓概念，亦即一次風(fēng)（包括燃料風(fēng)）的假想風(fēng)切圓接近于0。下部風(fēng)箱的輔助風(fēng)形成正切的假想切圓，而上部風(fēng)箱的輔助風(fēng)和燃盡風(fēng)則形成反切的假想切圓，參見圖3-1。圖3-1 對(duì)沖同心正反切圓燃燒系統(tǒng)由于一次風(fēng)剛性比二次風(fēng)弱，爐內(nèi)切圓方向取決于啟轉(zhuǎn)二次風(fēng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，

34、因此仍能形成穩(wěn)定的燃燒工況，同時(shí)正切的輔助風(fēng)設(shè)計(jì)仍保留了上述同心切圓燃燒系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，通過上部輔助風(fēng)和燃盡風(fēng)的反切則起到了減弱爐膛出口旋流強(qiáng)度的作用。本節(jié)以吳涇第二發(fā)電廠600MW 超臨界鍋爐為例子，說明第1代同心切圓燃燒系統(tǒng)的性能。 3.1.1 設(shè)計(jì)情況介紹吳涇第二發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組是上海電氣生產(chǎn)的第一臺(tái)600MW 機(jī)組，鍋爐采用上鍋公司自主設(shè)計(jì)制35造的600MW 亞臨界控制循環(huán)鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為強(qiáng)結(jié)渣性的神府東勝煙煤。鍋爐采用冷一次風(fēng)機(jī)、正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺(tái)HP963型中速磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)帶1層4只煤粉噴燃器，其中5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，可帶鍋爐BMCR 負(fù)荷，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度為200目通過量75%

35、。煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、并可上下擺動(dòng)用以調(diào)節(jié)蒸汽溫度。采用濃淡分離寬調(diào)節(jié)比（WR ）煤粉噴嘴，在一次風(fēng)噴口周圍布置有燃料風(fēng)，不僅能有效地冷卻一次風(fēng)噴口，還能改善煤種適應(yīng)性。為降低四角切向燃燒引起的爐膛出口及水平煙道中煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)造成的煙氣側(cè)的屏間熱偏差，采用同心反切加燃盡風(fēng)（OF A ）和部分消旋二次風(fēng)，使?fàn)t內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度具有一定的可調(diào)性。燃燒器沿爐膛高度方向自下而上分別編號(hào)為AA 、A 、AB 、B 、BC 、C 、CD 、D 、DE 、E 、EF 、F 、FF 及OF A ，其中A 、B 、C 、D 、E 、F 層為煤粉燃燒器，AA 、AB 、BC 、CD 、DE 、EF 、FF 層為輔助風(fēng)，在AB 、CD 、EF 層布置有暖爐油槍，AB 、CD 、DE 層二次風(fēng)噴嘴為4.5°順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，BC 層二次風(fēng)噴嘴為15°順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，他們牽引對(duì)沖的一次風(fēng)構(gòu)成順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的爐內(nèi)主氣流；EF 層二次風(fēng)為20°逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)F 層及OF A 層為25°逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，它們具有減輕和消除氣流殘余旋轉(zhuǎn)的功能；鑒于AA 層二次風(fēng)具有托粉作用，故不作偏轉(zhuǎn)。采用不同的二次風(fēng)偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，使?fàn)t內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)有利于穩(wěn)定燃燒，降低NOx 排放和減少結(jié)渣。燃燒設(shè)備的布置情況參見圖