300 MW亚临界锅炉低氮燃烧器改造

闫福岐

（山西兆光发电有限责任公司，山西 霍州 031400）

300 MW亚临界锅炉低氮燃烧器改造

闫福岐

（山西兆光发电有限责任公司，山西 霍州 031400）

对某电厂2300 MW机组亚临界自然循环汽包炉炉内低氮燃烧器改造方案进行详细阐述，并对改造前后效果进行对比分析，找到既节约成本，又行之有效的低氮燃烧器改造途径，达到了保证锅炉安全、环保、经济运行的目的。

亚临界锅炉；低氮燃烧器；烟气流量；燃烬风

0　概述

某电厂2×300 MW机组配套锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的SG-1065/17.5-M 875型、亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉，采用∏型布置、固态排渣、单炉膛、平衡通风、全悬吊结构，最大连续出力为1 065 t/h。2005年7月投产。锅炉采用四角切圆直流燃烧器，布置在炉室下部四角处。每个角燃烧器共由6只煤粉喷嘴、9只二次风喷嘴和2只OFA风喷嘴组成，各喷嘴均设二次风调节挡板及执行机构。该锅炉运行中NOX排放量为550-850 mg/Nm3（干基，6 % O2，按折算成NO2浓度计算），无法满足最新的GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》，需进行脱硝改造。因炉内低氮燃烧器技术改造和烟气脱硝改造相互配合的成本低，效果好，可有效降低锅炉NOX排放，因此决定对炉内燃烧器进行低氮燃烧器改造。

1　燃烧器改造设计性能参数要求

该锅炉燃用设计煤种、校核煤种收到基低位发热量分别为15.77 M J/kg，14.9 M J/kg；全硫分别为1.05 %，1.21 %。本次燃烧器改造设计性能参数要求如表1所示。

2　燃烬风及其风道改造设计

2.1改造方法

（1） 原锅炉主燃烧器基本保持不动，为保证周界风速，同时防止水冷壁结焦及高温腐蚀，将每层周界风喷口左侧加堵1/8，喷口位置保持原设计，采用水平浓淡分离燃烧技术。为满足二次风速，同时防止水冷壁结焦及高温腐蚀，不影响大渣含碳量，将每层二次辅助风喷口（除AA层风门）左侧加堵20 %，为了控制大渣含碳量AA层风门截面积不变。二次风风门及执行机构保持不变。取消主燃烧器四角紧凑型燃烬风（COOFA 1，COOFA 2），喷口采用耐火可塑性封堵，原设计风道暂保留。

（2） 在主燃烧器上方增设2组高位燃烬风（SOFA），每组燃烬风设置2层喷嘴，喷嘴垂直方向不摆动；水平方向冷态调整后，外面采用销轴固定死，热态不摆动。总燃烬风量占总风量比例为28 %；根据计算，喷嘴规格为660 mm×500 mm，喷嘴垂直不摆动，水平摆动±15°；燃烬风喷头处的弯管需要加均流板，使燃烬风量均匀进入。主燃烧器最上一层一次风喷口中心线标高为27 420 mm，第1层改为燃烬风标高为33 420 mm，第2层高位燃烬风标高为36 420 mm，最上层SOFA风喷口上沿标高为36 920 mm，距分隔屏屏底（标高为45 820 mm）8 900 mm。

表1　燃烧器改造设计性能参数要求

（3） SOFA风道布置：在锅炉左右侧二次风主箱顶部各引接2个SOFA风风道，根据计算，风道截面尺寸为1 500 mm×2 000 mm；风道内装设隔板将风道一分为二，分别为上下2 层SOFA风喷口配风；下部SOFA风截面尺寸为1 500 mm×900 mm，上部SOFA截面尺寸为1 500 mm×1 100 mm。

（4） SOFA风喷口涉及到的水冷壁改造，采用上下2层独立的“8”字形水冷套结构，确保燃烧调整的灵活，保证锅炉飞灰含碳量和NOX排放量。

（5） 炉膛吹灰器改造共涉及24支，因引接风道后工作环境温度高而将18支吹灰器执行机构向锅炉外侧加长1 m；6支吹灰器向下移4 m；吹灰器气源管路、输水管路需要根据现场实际需要移位；吹灰器旁看火孔取消。

（6） 热控部分改造涉及燃烧器风门执行机构的选型及安装，控制电缆和电源电缆的敷设、接线，电子间控制卡件及分线板的安装，硬件和软件逻辑修改、调试，电缆移位及重新敷设、接线等工作。

（7） 改造范围内钢结构、楼梯、平台、膨胀梁要满足安全运行要求，走向在现场确定，改动量要尽可能小。其中：标高31 000 mm和34 300 mm的左右侧水冷壁原有刚性梁（600 mm×200 mm）拆除，用滑架结构取代，这样既保证水冷壁原刚性又不会增加风道阻力；平台、楼梯根据现场实际以满足检修和巡检需要进行改造。

（8） 改动区域的保温材质、厚度设计要充分考虑吹灰器运行以及电缆防护的要求。

2.2新增高位燃烬风燃烧器要求

2.2.1低氮燃烧器SOFA改造性能要求

（1） 燃烧器改造后，在80 %-100 % BMCR工况下省煤器出口NOX排放浓度小于350 mg/Nm3；在40 %-80 %工况下不高于450 mg/Nm3（以NO2计，折算6 % O2）。

第二，医疗旅游服务人才缺乏。不同于传统的旅游产品，医疗旅游需要一批能够协调医疗机构和旅游服务提供者的复合型服务人才，而目前海南旅游从业者的服务能力和水平难以满足国际医疗旅游的需要。

（2） 锅炉最低不投油稳燃负荷40 % BMCR。

（3） 锅炉主、再热蒸汽温度达到额定值，过热器减温水量不高于改造前实际运行值65 %，再热器正常运行减温水量为0。

（4） 改造后，通过适当的燃烧调整，可使飞灰含碳量的增加值控制在改造前实际运行值的30 %以下，飞灰可燃物不大于2.0 %。

（5） 炉膛出口两侧烟温偏差不高于原设计值。

（6） 改造后或加固后设备的承重能力要符合原设计要求。

（7） 炉膛内无结渣、结焦和高温腐蚀，以有效保护锅炉水冷壁，避免水冷壁由于热负荷不均导致超温爆管的事故及受热面冲蚀。

（8） 燃烧器用耐热和耐磨材料，保证在3年内不发生损坏。

（9） 燃烧器改造后具有良好的煤种适应性，能长期安全稳定运行。

2.2.2低氮燃烧器制造要求

（1） 在锅炉四角标高32 920 mm至36 920 mm处，割除切角水冷壁，安装SOFA燃烧器；原则上水冷壁开孔上下不大于5 000 mm。

（2） 低氮燃烧器采用铸造工艺，材质为ZG30Cr25Ni20NRe，壁厚为12 mm；壳体采用10 mm Q235钢板制作；内部导流板采用12 mm SUS304钢板制作。执行机构为手动，确保转动灵活无卡涩现象。风门采用Q235钢板制作，外壳厚度10 mm，挡板厚度12 mm。

（3） 四个角燃烧器加工为2种：1号、3号角为1种，2号、4号角为1种。

（4） 燃烧器进风道方向为侧向进风，宽度1 500 mm，高度可灵活掌握，但单个燃烧器的高度控制在2 000 mm。燃烧器挡板顺着进风方向打开，有10 %的限位装置，防止挡板关闭过严烧损燃烧器喷口；燃烧器按照水平方向和垂直方向均能±15°摆动设计。

（5） 燃烧器入口拐角角度依据主燃烧器角度制造，确保安装风道与燃烧器入口处配套；针对燃烧器侧面进风问题，内部采用圆滑过渡，防止燃烧器进风不均匀，并在进风道加装导流板。

（6） 高、低位燃烧器总的水准套高度控制在5 000 mm，宽度控制在1 386 mm。

（7） 高、低位燃烧器之间控制在1 000 mm范围内。

（8） 燃烧器每个喷口，分成3层，每层4格，共分成12格。

（9） 燃烧器与风道使用法兰连接，确保稳定性和严密性。

3　改造效果

表2　低氮燃烧器改造前后效率实验数据对比

如表2所示，从2013年7月开始，利用脱硝改造增装催化剂的时机同步对低氮燃烧器进行改造，到2013年12月，2台300 MW亚临界锅炉脱硝和低氮燃烧器改造完成，为了验证改造的效果，邀请西安热工研究院有限公司进行效率试验，并与2012年1月改造前的试验数据作对比。

由表2可知：在满负荷工况下，省煤器出口NOX排放浓度1号锅炉维持在350 mg/Nm3，2号锅炉维持在390-400 mg/Nm3（以NO2计，折算6 % O2）。2号锅炉省煤器出口NOX整体偏高，经过燃烧调整达到了满负荷工况下省煤器出口NOX排放浓度在350 mg/Nm3。事故喷水流量、Ⅰ级减温水流量、Ⅱ级减温水流量达到了改造要求；炉渣可燃物含量超标，需要进一步试验合理选择煤粉细度等参数；而给水流量增加是因为减温流量减少引起的。

机组改造运行1年多，未发生结焦和结渣现象；同时在2014年7月和10月分别对炉膛受热面全部检查，没有发现高温腐蚀。2台锅炉低氮燃烧器改造整体造价比其他厂的此项改造少投入500万元。

4　结束语

通过对低氮燃烧器改造目的、方法的介绍，重点论述了低氮燃烧器设计和制造参数选择、定型、以及改造过程。改造既达到了预期效果，又节约了费用，还锻炼和提高了技术人员的水平。

2015-06-15；

2016-03-22。

闫福岐（1968-），男，工程师，主要从事电厂设备运行与检修管理工作，email：yan fuqi2004@126.com。