600MW四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造技术优化.pdf

第45卷第4期
锅炉技术
2014年7月
BOILER TECHNOLOGY
July.,2014
600MW四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造技术优化
邵建明,曹慰2,周勇2
(1.上海电气电站集团,上海20108;2.上海电气电站服务公司,上海201600)
摘要:介绍了600MW四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造技术的优化研究,通过延长煤粉在炉内的还原区
停留时间,控制低负荷下过量空气系数,实现进一步降低NO,排放,对锅炉主要运行指标的影响较小。在河
北某电厂1号锅炉上改造后实现NO2排放值在全负荷下不高于150mg/Nm3(O2=6%),优化方案在同类型
四角切圆燃烧锅炉上具有广泛的改造应用前景。
关键词:四角切圆燃烧;锅炉;低氮燃烧改造;空气分级
中图分类号:TK223.2
文献标识码:B
文章编号:1672-4763(2014)04-0045-04
0前言
低氮燃烧改造要求实现NO.排放在锅炉全负荷
下不高于150mg/Nm3,最低可以达到100
NO对环境会造成严重的危害,我国能源消mg/Nm3
费结构以煤为主,超过65%的NO,排放量来自
针对某电厂的需求,上海电气对原方案进行
煤的燃烧。燃煤发电厂作为NO排污大户,必须进一步优化,主要是调整各层煤粉燃烧器标高,
配套降低NO。排放措施。2011年7月29日,国增加煤粉在还原气氛下停留时间,并控制低负荷
家环保部发布了GB13223-2011《火电厂大气污下燃烧设备的漏风量。模拟试验显示优化方案
染物排放标准》,对新建电厂和大部分已建电厂,能够保证主燃烧器区域还原性气氛更佳,同时增
要求机组NO2排放小于100mg/Nm3(O2
强了锅炉的稳燃和抗结渣能力,提高了低负荷下
6%),新标准从2012年1月1日起实施。目前锅炉降低NO。排放的性能
主流的NO2治理措施主要分为燃烧过程控制和1.1锅炉原设计参数
燃烧后烟气脱硝技术,前者包括低氮燃烧、燃烧
某电1、2号锅炉系上海锅炉厂有限公司
优化调整和再燃技术等,后者包括选择性催化还设计制造的600MW亚临界控制循环锅炉,型号
原(SCR)技术、选择性非催化还原(SNCR)技术SG-2028/17.5-M909,炉膛宽度为19558
和联合烟气脱硝技术等2】。
mm,炉膛深度为17448.5mm,炉顶管中心标高
1高级复合空气分级低氮燃烧技术
为73600mm。四角布置共24只切向燃烧摆动
式燃烧器,每只燃烧器最大出力为11.5t/h,分
上海电气集团股份有限公司(以下简称上海六层布置,每层设置4只燃烧器。在顶部燃烧
电气)开发的高级复合空气分级低氮燃烧技术,器上方各设一层燃尽风和辅助风喷口。煤粉喷
已成功地应用于国内多台600MW四角切圆燃口、二次风喷口、燃尽风喷口均可上下摆动,用
烧锅炉,改造后可以达到锅炉高负荷下NO排放以调节再热汽温。最上排燃烧器喷口中心标高
约120~130mg/Nm3,低负荷下NO,排放约16035470mm,距分隔屏底距离20130mm,最下
~220mg/Nm3。河北省某燃煤发电厂(以下简排燃烧器喷口中心26170mm,到冷灰斗转角距
称某电厂)在役发电1、2号2台600MW四角切离为5969mm,每层一次风喷嘴之间间距为
圆燃烧锅炉,其锅炉容量等级、燃用煤种、NO。排1860mm。每角燃烧器风箱中设有三层启动及
放浓度等运行条件均与上述已改造机组近似,其助燃油枪(见图1)。
收稿目期:2014-03-25
作者简介:邵建明(1968-),男,在职研究生,高级工程师,副总裁,主要从事电站设备工艺和成套服务技术开发、研究和应用工作。
锅炉技术
第45卷
化性氛围,防止主燃烧器区域可能出现高温腐蚀
和结渣问题。
调整五层一次风煤粉喷嘴及周界风面积,与
常规煤粉喷嘴设计比较,方案采用的浓淡分离宽
调节比(WR)煤粉喷嘴能使火焰稳定在喷嘴出口
定距离内,使挥发分在富燃料的气氛下快速着
火,保持火焰稳定,从而有效降低NO2的生成,延
长煤粉的燃烧时间。原A层微油点火煤粉燃烧
部
器保留利用
在配合燃烧器区域的改造时,对制粉系统进
行调整,调平各角层煤粉管道的风量,目的是提
图1原燃烧设备布置图
升制粉系统与燃烧系统间的匹配程度。在实现
锅炉目前运行良好,运行中炉膛出口NO排降低锅炉NO,排放的同时还能提高锅炉燃烧效
放浓度约350~400mg/Nm(O2=6%),设计煤率,并防止火球偏斜,避免结渣及高温腐蚀问题。
种为神华煤(见表1),煤种主要特征为低灰低硫,
原方案在600MW四角切圆燃烧锅炉上应
中高热值,高挥发分,着火特性、燃烧稳定性和燃用后,锅炉的NO2排放值能够满足高负荷下低于
尽性均较好。但灰熔点低导致结渣性较强,在120mg/Nm3,低负荷下低于220mg/Nm的指
进行燃烧器优化设计时除最大限度地控制燃烧标要求,锅炉主要性能指标未出现劣化问题(见
过程中产生的NO,,同时需要重点考虑控制炉内表2)
和屏区的结渣问题,并保证煤粉具有较高的燃
尽性。
表2原方案在某600MW四角切圆燃烧
锅炉实施后部分性能指标
表1锅炉原设计煤质
项目
高负荷中负荷低负荷
目
设计煤种校核煤种
负荷/MW
600
450
全水分/%
14.50
17.4
主蒸汽流量/(t?h-1)19371454
1034
空气干燥基水分/%
8.25
5,49
主蒸汽压力/MPa16.5414.3
12.1
收到基灰分/%
7.70
主蒸汽温度A/B/℃539/539540/544533/538
干燥无灰基挥发分/%
30.83
再热蒸汽温度
56.97
A/B/℃
535/540518/519519/509
收到基碳/%
65.10
收到基氢/%
3.25
3.50
炉膛出口氧量
A/B/%
2.97/3.043.34/3.784.32/4.34
收到基氧/%
9.18
排烟温度A/B/"℃126/133125/131118/125
收到基氮/%
0.66
0.70
收到基全硫/%
0
0,60
收到基低位发热量/(MJ?kg1)23.79
21.49
2方案优化研究
1.2原方案概述
2.1影响锅炉NO排放的因素
原方案采取在主燃烧器上部区域增加分离
研究表明,在煤的燃烧过程中生成NO,主要
燃尽风,从而在主燃烧器区域创造还原性气氛,有燃料型NO、热力型NO快速型NO.3种,其
抑制氮氧化物的生成。燃尽风可左右水平摆动中燃料型NO含量约占75%~95%,其他为热
15°,以消除烟气残余旋转降低炉膛出口烟温力型NO和快速型NO,快速性NO2含量小于
偏差。
5%。实施低氮燃烧改造受煤种因素影响较
减小二次风喷嘴的通流面积并改变二次风大,一般来说燃用高挥发分煤种的锅炉更适合采
的偏转方向,使二次风与一次风正切一定角度,用低氮燃烧