陳勤根，茅建波，應(yīng)明良

（1.浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003 2.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

某300 MW機(jī)組鍋爐低氮燃燒器改造后再熱汽溫偏差大原因分析及調(diào)整

陳勤根1，茅建波2，應(yīng)明良2

（1.浙江浙能技術(shù)研究院有限公司，杭州310003 2.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

某300 MW機(jī)組鍋爐低氮燃燒器改造后，由于燃燒不均勻引起左右側(cè)煙氣溫度產(chǎn)生較大偏差，致使A側(cè)再熱蒸汽出口溫度比B側(cè)低10℃以上，兩側(cè)再熱汽溫產(chǎn)生了較大偏差，再熱蒸汽平均溫度達(dá)不到額定值且汽溫高的一側(cè)經(jīng)常超溫，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。根據(jù)旋流燃燒器的特點(diǎn)，通過調(diào)整燃燒器配風(fēng)等方式消除了兩側(cè)再熱汽溫的偏差，平均再熱汽溫可達(dá)額定值541℃，同時也消除了SCR脫硝裝置入口兩側(cè)煙溫的偏差，使SCR脫硝裝置正常運(yùn)行。

低氮燃燒；汽溫偏差；旋流燃燒器；燃燒調(diào)整

0 引言

燃煤會產(chǎn)生大量污染物，氮氧化物是其中的主要污染物之一。NOX排入大氣會形成酸雨，生成光化學(xué)煙霧，危害人類健康[1]。國家環(huán)保部發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[2]中規(guī)定燃煤鍋爐的NOX排放標(biāo)況限值為100 mg/m3。為達(dá)到環(huán)保指標(biāo)，對某發(fā)電廠300 MW燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了低氮改造，更換原先所有的20只燃燒器，同時增加OFA（燃盡風(fēng)）噴口。但該鍋爐進(jìn)行低氮燃燒器改造后運(yùn)行中出現(xiàn)鍋爐A與B側(cè)再熱蒸汽溫度偏差大的情況，其A側(cè)溫度比B側(cè)低10℃以上，最多時達(dá)20℃，致使再熱蒸汽平均溫度達(dá)不到535℃以上，且B側(cè)再熱蒸汽經(jīng)常超溫，已影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)和安全運(yùn)行。同時也造成了SCR（選擇性催化還原）脫硝裝置入口兩側(cè)煙溫的較大偏差，影響了脫硝裝置的正常運(yùn)行。

1 設(shè)備概況

該鍋爐是由北京巴布科克-威爾科克斯有限公司引進(jìn)美國B&W公司RB鍋爐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造的亞臨界壓力、單爐膛、一次再熱、自然循環(huán)、單汽包型箱式煤粉爐，型號為B&WB－1025/ 17．5－M，采用前后墻對沖燃燒方式，配備中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。鍋爐尾部煙道豎井前后分隔墻布置，前煙道豎井布置低溫再熱器，后煙道豎井布置一級過熱器和省煤器，煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫。鍋爐設(shè)計煤種為淮南煙煤，制粉系統(tǒng)采用MPS中速磨冷一次風(fēng)機(jī)直吹式系統(tǒng)，配5臺ZGM95N型磨煤機(jī)，低氮燃燒改造前采用B&W標(biāo)準(zhǔn)的雙調(diào)風(fēng)DRB－XCL型旋流煤粉燃燒器，共20只，前后墻各10只，分3層對稱布置，其中上層（C層）前后墻各布置2只燃燒器。鍋爐低氮燃燒器改造后其煤粉燃燒器、OFA噴口的布置如圖1、圖2所示，圖中箭頭方向表示氣流旋流方向。OFA噴口為此次低氮燃燒改造新增，最下層（A/B層）煤粉燃燒器采用DRB－4ZTM旋流燃燒器，其余煤粉燃燒器（C/D/E層）為AIREJETTM新型低NOX旋流燃燒器。

圖1 前墻燃燒器布置

圖2 后墻燃燒器布置

2 再熱汽溫偏差產(chǎn)生的原因分析

2.1 運(yùn)行情況

該鍋爐低氮燃燒器改造后，兩側(cè)再熱蒸汽出口溫度偏差10℃以上，B側(cè)溫度高且易超溫，需投用減溫水，導(dǎo)致兩側(cè)平均再熱汽溫偏低。取某工況鍋爐運(yùn)行參數(shù)：機(jī)組負(fù)荷292 MW，ACDE磨運(yùn)行（其他磨組偏差情況類似），再熱器A側(cè)蒸汽溫度527℃，B側(cè)溫度537℃，再熱器管壁溫度正常。低溫過熱器（簡稱低過）出口蒸汽溫度A側(cè)為411℃，B側(cè)421℃，低過左右側(cè)汽溫偏差與再熱汽溫偏差一致。SCR反應(yīng)器入口煙溫A側(cè)3個測點(diǎn)分別為385℃，381℃和385℃，B側(cè)3個測點(diǎn)分別為399℃，390℃和378℃，B側(cè)煙溫明顯高于A側(cè)，與兩側(cè)再熱汽溫偏差一致。爐膛溫度測量結(jié)果也顯示B側(cè)明顯高于A側(cè)。

2.2 產(chǎn)生偏差原因分析

該鍋爐再熱蒸汽兩側(cè)溫度出現(xiàn)大的偏差，是在鍋爐低氮燃燒改造后才出現(xiàn)，而低氮燃燒改造只改了燃燒器，并增加了OFA燃燒器，鍋爐汽水系統(tǒng)沒有改動，并且由以上運(yùn)行參數(shù)變化及爐膛溫度實(shí)際測量可以確定，引起汽溫偏差大的主要原因是A與B兩側(cè)煙溫出現(xiàn)較大偏差，而非鍋爐汽水側(cè)流量分配不均勻。該爐低氮燃燒改造后煙氣側(cè)引起的溫度偏差主要原因分析如下：

（1）制粉系統(tǒng)原因分析。檢查各磨煤機(jī)出口煤粉管內(nèi)一次風(fēng)速的分配均勻性，測量各磨煤粉管內(nèi)一次風(fēng)速偏差在±5%以內(nèi)，但均勻的風(fēng)速并不能保證各粉管內(nèi)煤粉量的分配均勻，粉量分配均勻性與磨煤機(jī)本身分配特性有關(guān)[3]，運(yùn)行中無法進(jìn)行調(diào)整，這就有可能在爐膛內(nèi)產(chǎn)生燃燒不均勻的情況。但制粉系統(tǒng)的運(yùn)行情況與低氮燃燒改造前沒有什么變化，蒸汽溫度的偏差應(yīng)與制粉系統(tǒng)的關(guān)系不大。

（2）燃燒器配風(fēng)分析。各燃燒器配風(fēng)情況見表1、表2，從燃燒器配風(fēng)方式看，B側(cè)OFA噴口的風(fēng)量小于A側(cè)，前墻B側(cè)C2與D2燃燒器調(diào)風(fēng)盤開度90～95 mm，后墻B側(cè)E3燃燒器調(diào)風(fēng)盤開度為95 mm，開度較小?？傮w看，B側(cè)風(fēng)量相對較少，導(dǎo)致B側(cè)燃燒不如A側(cè)充分，B側(cè)火焰行程拉長，火焰中心相對往上，相應(yīng)爐膛出口B側(cè)煙溫偏高。

表1 主燃燒器調(diào)整前配風(fēng)情況

表2 OFA燃燒器調(diào)整前配風(fēng)情況

（3）燃燒器旋流強(qiáng)度變化分析。燃燒器為巴威的DRB－4ZTM（A/B層）旋流燃燒器和AIREJETTM燃燒器，其中DRB－4ZTM型內(nèi)、外二次風(fēng)葉片角度均可調(diào)，其葉片角度變化直接影響煤粉氣流的旋流強(qiáng)度及卷吸高溫?zé)煔獾哪芰4]，從而影響煤粉的燃燒率及燃燒時間，在同一側(cè)燃燒器旋流強(qiáng)度均偏低時，就會造成該側(cè)火焰中心的上移，從而導(dǎo)致煙溫偏差的發(fā)生。燃盡風(fēng)燃燒器存在同樣問題。根據(jù)爐膛出口兩側(cè)煙溫高低情況，應(yīng)針對性調(diào)整對應(yīng)側(cè)燃燒器氣流旋流強(qiáng)度。

（4）尾部煙氣擋板偏差分析。尾部煙氣擋板目的是調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度，尾部煙氣擋板分A與B側(cè)，當(dāng)兩側(cè)有偏差時，有可能導(dǎo)致低溫再熱器A與B側(cè)煙氣量出現(xiàn)偏差，從而造成兩側(cè)汽溫發(fā)生偏差。

3 再熱汽溫偏差調(diào)整

3.1 尾部煙氣擋板調(diào)整

該鍋爐B側(cè)再熱汽溫比A側(cè)高，嘗試將B側(cè)再熱煙氣擋板開度關(guān)小、A側(cè)開大，多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)際所起作用非常小，幾乎可忽略。分析認(rèn)為由于煙氣擋板所處的位置離再熱器受熱面較遠(yuǎn)，其偏差調(diào)節(jié)不會改變低溫再熱器A與B側(cè)煙氣量的分配，并且由于其出口即為SCR進(jìn)口，煙氣擋板的偏差調(diào)節(jié)反而會造成SCR反應(yīng)器入口煙溫等參數(shù)的較大偏差。

3.2 燃燒器調(diào)風(fēng)盤調(diào)整

根據(jù)前述分析，開大C2，D2和E3等靠近B側(cè)的燃燒器調(diào)風(fēng)盤開度，發(fā)現(xiàn)在調(diào)風(fēng)盤剛調(diào)整時溫度會有變化，穩(wěn)定一段時間后兩側(cè)汽溫偏差又恢復(fù)到原先狀態(tài)。究其原因應(yīng)是燃燒器調(diào)風(fēng)盤在剛開始調(diào)整時對燃燒產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致汽溫發(fā)生變化，待擾動消失運(yùn)行穩(wěn)定后，燃燒器的實(shí)際配風(fēng)并沒發(fā)生大的變化，調(diào)整偏差的效果也就不明顯。

燃燒器調(diào)風(fēng)盤為同一大風(fēng)箱內(nèi)各燃燒器分配二次風(fēng)量，在調(diào)整燃燒器調(diào)風(fēng)盤時其開度與實(shí)際風(fēng)量并不是完全對應(yīng)，其實(shí)際配風(fēng)量還要受制于燃燒器內(nèi)外二次風(fēng)葉片角度影響。所以在調(diào)風(fēng)盤開度調(diào)整時需要配合燃燒器內(nèi)外二次風(fēng)葉片的調(diào)整才會有所效果。

3.3 燃燒器旋流強(qiáng)度調(diào)整

鍋爐煤粉燃燒器均帶有可調(diào)旋流強(qiáng)度的外二次風(fēng)，同層4個燃燒器的氣流旋流方向是相對或相向的，見圖1、圖2。根據(jù)燃燒器氣流的旋向，通過關(guān)小或開大一側(cè)燃燒器的外二次風(fēng)葉片角度以加強(qiáng)或減弱氣流旋流強(qiáng)度，改變該側(cè)火焰中心位置，達(dá)到調(diào)平汽溫偏差目的，如增強(qiáng)B側(cè)A3與A4，B1與B2等燃燒器的旋流強(qiáng)度。實(shí)際調(diào)整發(fā)現(xiàn)該調(diào)整手段在調(diào)整初期效果較好，能調(diào)平兩側(cè)再熱汽溫偏差，但是穩(wěn)定一段時間后也會重新出現(xiàn)兩側(cè)偏差的現(xiàn)象，若配合好調(diào)風(fēng)盤的調(diào)整，兩側(cè)汽溫偏差能降低3℃。燃燒器配風(fēng)調(diào)整見表3。

3.4 OFA配風(fēng)調(diào)整

與煤粉燃燒器相似，調(diào)整OFA燃燒器調(diào)風(fēng)盤和可調(diào)葉片角度對消除再熱汽溫左右側(cè)偏差作用不明顯，但OFA中心風(fēng)的調(diào)整對汽溫影響非常大，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，關(guān)小或開大一側(cè)OFA燃燒器中心風(fēng)開度并配合調(diào)整相應(yīng)的調(diào)風(fēng)盤開度，該側(cè)蒸汽溫度變化可達(dá)10℃以上。原因是中心風(fēng)為直流，穿透力比旋轉(zhuǎn)氣流強(qiáng)，對于區(qū)域溫度的影響比較大，可以達(dá)到平衡兩側(cè)煙氣溫度場進(jìn)而改善兩側(cè)再熱汽溫偏差。最終，通過開大B側(cè)、關(guān)小A側(cè)各個OFA燃燒器中心風(fēng)開度并配合調(diào)整調(diào)風(fēng)盤，兩側(cè)再熱蒸汽溫度偏差在3℃以內(nèi)，消除了兩側(cè)汽溫的偏差。通過設(shè)置OFA燃燒器中心風(fēng)偏置除了有利于調(diào)節(jié)汽溫外，也有利于調(diào)節(jié)其他參數(shù)，比如SCR進(jìn)口兩側(cè)參數(shù)，調(diào)整前后主要參數(shù)與爐膛溫度見表4與5。OFA風(fēng)燃燒器調(diào)整后配風(fēng)情況見表6。

表3 主燃燒器調(diào)整后配風(fēng)情況

表4 調(diào)整前后主要參數(shù)記錄比較

表5 調(diào)整前后爐膛溫度測量情況

表6 OFA燃燒器調(diào)整后配風(fēng)情況

4 結(jié)語

某300 MW機(jī)組鍋爐低氮燃燒器改造后左右側(cè)再熱汽溫出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，對引起產(chǎn)生汽溫偏差的原因進(jìn)行分析，并根據(jù)該鍋爐旋流燃燒器的布置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過改變?nèi)紵鳉饬餍鲝?qiáng)度，結(jié)合OFA燃燒器中心風(fēng)的調(diào)整，改變爐膛局部煙溫分布，從而達(dá)到了降低該鍋爐兩側(cè)再熱蒸汽溫度的偏差目的。

經(jīng)有針對性地分析調(diào)整后，鍋爐再熱汽溫A與B側(cè)現(xiàn)幾乎沒有偏差，再熱汽溫平均值可達(dá)額定值540℃，比調(diào)整前提高了5℃以上；該爐兩側(cè)爐膛溫度分布已比較接近（見表5調(diào)整后數(shù)值），并很好地消除了該爐SCR反應(yīng)器入口煙溫的偏差，此次再熱汽溫偏差調(diào)整取得很好的效果。

[1]黃詩堅.NOX的危害及其排放控制[J].電力環(huán)境保護(hù)，2004，20（1）:24-25.

[2]GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國電力出版社，2011.

[3]黃新元．電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M]．北京：中國電力出版社，2007．

[4]林宗虎，徐通模.實(shí)用鍋爐手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

（本文編輯：陸瑩）

Cause Analysis and Adjustment of Reheat Steam Temperature Deviation After Low NOXBoiler Burner Retrofit of 300 MW Unit

CHEN Qingen1，MAO Jianbo2，YING Mingliang2
（1.Zhejiang Zheneng Technology Research Institute Co.，Ltd.，Hangzhou 310003，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

There is great deviation between gas temperatures at the left and right side due to uneven combustion after low NOXboiler burner retrofit of 300 MW unit.The outlet temperature of reheat steam at side A is 10℃lower than that at side B；there is great temperature deviation between reheat steam at both sides；the average reheat steam temperature can not reach the rated value and overtemperature often occurs at the side with higher steam temperature，which influences economic efficiency and safety of units operation.According to the characteristics of the swirling burners，the reheat steam temperature deviation at both sides has been solved by measures such as adjusting air flow distributions of burners；the average reheat steam temperature can reach the rated value of 541℃and gas temperature deviation at both side of SCR denitration device inlet is eliminated to enable denitration device to operate normally.

low NOXcombustion；steam temperature deviation；swirling burner；combustion adjustment

TK223.7+3

：B

：1007-1881（2016）03-0042-04

2015-10-20

陳勤根（1969），男，工程師，從事鍋爐燃燒調(diào)整研究工作。