600MW對沖燃燒貧煤鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造及化試驗研究

應明良等：600mw機組對沖燃燒鍋爐低氮燃燒改造及運行調(diào)整第4期發(fā)電 600mw機組對沖燃燒鍋爐低氮燃燒改造 及運行調(diào)整 應明良1，戴成峰2，胡偉鋒2，徐良2，屠小寶2 （1.浙江省電力試驗研究院，浙江杭州310014；2.國電浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江寧波315800） 摘要：為解決600mw火電機組對沖燃燒鍋爐nox排放質(zhì)量濃度過高的問題，進行了低氮燃燒改造。通 過低氮燃燒器更換，合理布置燃盡風噴嘴，采用全爐膛分級燃燒技術，使nox排放質(zhì)量濃度降低至300mg/m3 左右，達到了降低nox排放的效果，同時鍋爐飛灰含碳質(zhì)量分數(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，同時空氣預熱器進口煙氣溫度下降，鍋爐排煙溫度也會隨之下降， 有利于提高鍋

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為了進一步降低某電廠一臺600mw亞臨界直流鍋爐機組的nox排放,采用復合式空氣分級低nox燃燒技術對該爐的燃燒系統(tǒng)進行了改造,改后的運行測試表明:在600mw、330mw負荷工況下燃用設計煤種時,脫硝反應器入口煙氣中的nox含量分別為121.0和224.4mg/m3,低于改造目標值;鍋爐效率分別為94.13%、93.81%,高于改前測試值;改后爐內(nèi)無嚴重結(jié)渣,飛灰可燃物略有上升,爐渣可燃物增加較為明顯。

一臺660mw機組的對沖燃燒鍋爐進行了低nox燃燒器改造，將原drb-4z燃燒器改造為新型airejet燃燒器，并將燃盡風與上層燃燒器的距離由3.5m改為7m。燃燒器改造后，進行了燃用蒙煤和澳煤試驗，鍋爐運行參數(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，前屏有一定的結(jié)渣，導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含量差異最高達到30％左右。scr裝置入口煙氣中co含量總體達到了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)濟性。

為解決600mw火電機組對沖燃燒鍋爐nox排放質(zhì)量濃度過高的問題，進行了低氮燃燒改造。通過低氮燃燒器更換，合理布置燃盡風噴嘴．采用全爐膛分級燃燒技術，使nox排放質(zhì)量濃度降低至300mg／m^3左右，達到了降低nox排放的效果．同時鍋爐飛灰含碳質(zhì)量分數(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．同時空氣預熱器進口煙氣溫度下降，鍋爐排煙溫度也會隨之下降，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超臨界對沖燃煤鍋爐燃燒特性研究

通過對平圩發(fā)電有限責任公司國產(chǎn)首臺600mw機組鍋爐燃燒系統(tǒng)改造后進行的運行分析,確定了燃燒系統(tǒng)改造對改變鍋爐燃燒熱偏差大、排煙溫度高、nox及so_2減排等效果,機組經(jīng)濟性水平得到優(yōu)化。

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

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

針對臺山發(fā)電公司600mw機組鍋爐氮氧化物排放高的問題,提出了雙分段高效復合低氮燃燒器的改造方案,并在3mw熱態(tài)試驗臺上進行了試驗研究。結(jié)果表明,采用兩段sofa運行方式比一段sofa運行方式nox排放值更低,與不采用空氣分級的燃燒工況相比,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機組鍋爐在燃用80%神華煤+20%石炭煤時,nox排放值約為450mg/m3,鍋爐低nox改造后,預計nox排放值將小于180mg/m3。

由于燃煤市場形勢的變化,煙煤供應緊張、價格偏高,而褐煤供應充足且價格相對低廉,為了適應市場形勢,并有利于電廠發(fā)電成本控制,提高發(fā)電機組運行經(jīng)濟性,拓寬鍋爐機組的燃用煤種范圍,某廠600mw煙煤鍋爐擬進行摻燒褐煤燃燒器改造。本文依據(jù)600mw煙煤鍋爐設計特點,運用褐煤鍋爐燃燒設計技術,進行燃燒器改造方案探討論證。

針對目前電廠采用的dcs系統(tǒng)的運行狀況,和鍋爐燃燒系統(tǒng)的非線性、大延遲、時變、干擾頻繁等特點,引進國外先進的鍋爐優(yōu)化方案,以達到鍋爐燃燒系統(tǒng)的最優(yōu)化。為企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗及提高生產(chǎn)效率提供了一種可靠的途徑。

對華電國際鄒縣發(fā)電廠1000t/h燃煤鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)進行改造,對相關系統(tǒng)進行優(yōu)化,鍋爐nox排放量達到了保證值,鍋爐熱效率得到了提高,取得了預期的效果。

本文敘述了燃煤鍋爐的低氮燃燒改造方案,改造后進行了冷態(tài)空氣動力場實驗和運行調(diào)整實驗,為低氮改造后的鍋爐運行提供意見。

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準的提高,低氮燃燒技術成為學術研究的熱點。本文以某電廠低氮燃燒器改造為例,對改造措施和效果進行了研究,研究結(jié)果表明:采用二次風垂直分級高位燃盡風系統(tǒng)及"風包粉"技術聯(lián)合應用能夠較好的降低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超超臨界旋流對沖燃煤鍋爐原設計采用第一代opcc型旋流煤粉燃燒器,運行過程中存在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,為此進行了低氮燃燒改造及運行優(yōu)化試驗。在新增一層直流燃盡風及對主體燃燒器進行改造后,通過調(diào)整燃盡風率、總風量、燃燒器內(nèi)外二次風擋板開度,對燃燒器參數(shù)進行了優(yōu)化。結(jié)果顯示：煙氣中氧的體積分數(shù)控制在2.8%較合適(對應總風量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)量分數(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)都達到額定值,運行良好。

針對某燃用煙煤的200mw機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、加裝燃盡風噴口,采取燃料水平分級與空氣垂直分級結(jié)合的方式進行改造,降低氮氧化物(nox)排放水平。研究了該低nox燃燒系統(tǒng)對鍋爐nox/co排放和飛灰可燃物的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明,當采用合理的燃盡風布置合理的二次風配風調(diào)節(jié)方式,燃盡風份額控制在30%時,機組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,對飛灰含碳量影響較小,保持在1.5%~3%之間。

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國內(nèi)首臺600MW對沖燃燒鍋爐低NOx燃燒技術改造

為降低nox排放濃度,減輕結(jié)焦,對150mw機組480t/h四角切圓燃燒鍋爐采用燃料濃淡分級與加裝分離燃盡風（sofa）相結(jié)合的技術進行燃燒系統(tǒng)改造,并進行了改造后燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗。結(jié)果表明：sofa擋板55%開度且開啟2層擋板時,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,鍋爐效率可達到92%以上,最優(yōu)工況下可達到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,保證鍋爐長期經(jīng)濟、安全運行。

針對某600mw超臨界對沖燃燒鍋爐側(cè)墻水冷壁高溫腐蝕嚴重、燃燒調(diào)整無法有效降低側(cè)墻強還原性氣氛問題,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;改造后實際運行工況表明,模擬與試驗結(jié)果比較一致,壁面氣氛得到有效改善,鍋爐各主要運行參數(shù)達到設計要求,保證了鍋爐的安全運行,可為對沖燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕的防治提供參考。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,社會運行和生產(chǎn)生活對電力的需要越來越大。針對600mw亞臨界鍋爐這類大型火電裝置的改造工作也不斷深入。在簡單分析600mw亞臨界鍋爐概況的基礎上,闡述了600mw亞臨界鍋爐低氮燃燒器的結(jié)構,并重點論述了600mw亞臨界鍋爐低氮燃燒器應用效果。