利港电厂 2×350MW 机组锅炉低氮燃烧改造 及其对锅炉运行的影响

1. 利港电厂2×350MW机组锅炉低氮燃烧改造及其对锅炉运行的影响利港电厂2×350MW机组锅炉低氮燃烧改造及其对锅炉运行的影响 江苏利港电力有限公司 陈愚 2009年7月9日

2. 目 录 • 利港项目及锅炉的基本情况 • 改造前基础试验结果 • 改造方案和改造目标的确定 • 美国ABT公司的低氮燃烧改造方案和结果 • 低氮燃烧改造后的优化调整 • 其它因素对低氮燃烧系统的影响 • 低氮燃烧系统对锅炉结焦的影响和对策 • 结束语

3. 1 利港项目及锅炉的基本情况 1.1 项目的基本情况 ★ 江苏利港电厂一期两台350 MW机组配套的锅炉是由美国福斯特惠勒公司（Foster wheeler）设计、西班牙GDV公司生产的亚临界自然循环汽包锅炉，分别于1993年5月和12月正式投产。 ★ 实际运行情况表明两台锅炉的氮氧化物排放水平很高，一般在890-1190 mg/Nm3之间 。 ★ 2005年，利港电厂在#1炉上进行了低NOX燃烧系统改造工作，2007年又对#2炉进行了燃烧系统改造。

4. 1.2 锅炉的基本情况 ★ 利港电厂＃1、2锅炉是上世纪80年代后期产品。为π型布置、前墙燃烧、亚临界、单汽包自然循环、一次中间再热、固态排渣煤粉炉。锅炉结构紧凑，炉膛容积较小，因而燃烧器区域断面热负荷和炉膛容积热负荷均较高。 ★ 锅炉采用旋流式燃烧器，16只风量可调型双调风煤粉燃烧器集中布置在前墙，每层4只分四层布置在炉前大风箱之内。A、B、C、D四层燃烧器各对应一台磨煤机 。因此单只燃烧器的热功率相对较大，除引起炉膛出口烟气温度分布不均外，也造成锅炉燃烧排放的烟气中氮氧化物（简称NOX）水平较高。因此单只燃烧器的热功率相对较大，除引起炉膛出口烟气温度分布不均外，也造成锅炉燃烧排放的烟气中氮氧化物（简称NOX）水平较高。

5. 表2 改造前基础试验数据汇总 项 目 单位 #1炉 #2炉 2 改造前基础试验结果 ACD BCD ABC ABD ACD BCD 四组合 平均 NOx mg/Nm3 903 1140 1611 1382 1336 1258 1397 CO ml/m3 0 3 21 15 12 18 16 氧容积分数 % 3.17 3.60 3.62 3.69 3.82 3.53 3.67 飞灰含碳 % 7.78 9.26 8.27 5.58 4.43 8.18 6.62 排烟温度 ℃ 119.1 125.0 139.1 138. 140.5 140.3 139.5 从基础试验的结果看锅炉具有燃烧稳定，NOx排放水平高，飞灰含碳量（撞击取样）较低，排烟温度偏高的特点

6. 3 改造方案和改造目标的确定 • 尽可能减少改造对现有设备系统的影响，保持锅炉性能基本不变； • 锅炉的效率基本不变，飞灰含碳量的增加不超过基础试验值的20%； • 锅炉蒸发量，主、再汽温，及原有的控制方式基本不变； • 减温水量不超出现有的出力； • 保持燃烧的稳定和防止高温腐蚀； • 主要辅机的运行方式和参数不变； • 任何三台磨煤机运行工况下NOx排放浓度小于400 mg/Nm3，（6 %O2）； • 通过改造减少烟温偏差，改善再热器部分管排超温状况。

7. 4 美国ABT公司的低氮燃烧改造方案和结果 改造方案 在保留原来墙式燃烧方式的基础上，采用新型的低NOx燃烧器，增加燃烬风（OFA）喷口。 • 更换燃烧稳定的新型低氮燃烧器 • 增加燃烬风（OFA），并对整个二次风箱的流场进行分析和优化 • 考虑了防止高温腐蚀的措施，并对炉膛的燃烧过程进行分析

8. 图1燃烧器区域布置图

9. 改造内容 • 更换16只Opti-FlowTM低NOx高稳定性燃烧器，增加流量可调的内二次风挡板（#2炉改造中，还增加了流量可单独调整的内直吹二次风） • 燃烧器进口段由蜗壳式改成平背弯管直喷方式 • 保留原风量套筒挡板和外调风器 • 煤粉管道加装平衡阀以调节一次风粉流量使之均衡 • 对二次风箱进行CFD分析的基础上，通过加装导流板和多孔均流板等，改善二次风箱内的流场分布，合理设置OFA风道风箱 • 增加4只电动可调，带流量测量的OFA喷口，增加2只手动的带流量测量的防止高温腐蚀的WING PORT喷口

10. 图2 Opti-FlowTM 喷燃器结构图

11. 改造后调整试验结果 表3 低NOx燃烧后调整试验数据汇总 组合 单位 #1炉 #2炉 ACD BCD 四种组 合平均 ABC ABD ACD BCD 四种组 合平均 NOx mg/Nm3 414 324 410 450 403 387 365 401 CO ml/m3 33 80 65 28 70.3 31 136 66 氧容积分数 % 3.74 3.88 3.23 2.94 2.7 2.86 3.47 2.99 飞灰含碳 % 11.3 16.6 13.61 15.6 13.1 7.41 16.8 13.24 注：飞灰为撞击式灰样。#2炉是改造后第一阶段调整试验值,不是最终数据

12. （1）燃烧器调整 5 低氮燃烧改造后的优化调整 • 内二次风调整 • 外二次风（外调风器）调整 • 调风器风量套筒调整

13. （2） OFA调整 • OFA风量占总风量比例对NOx的影响

14. OFA风量对飞灰含碳量的影响

15. OFA调整对烟温偏差的影响

18. （3）含氧量的调整 • 燃烧系统改造后氧量变化对NOx的影响并没有方向性的变化，但由于NOx基数变小，影响的相对变化有较大增长。从图4的氧量与NOx关系曲线可以看出，氧量同样从3%增加到4.2%，改造前NOx仅增加了3%，改造后ACD和BCD二种磨组合方式下的NOx增幅分别达到10%和20%，火焰中心越远离OFA喷口则影响幅度越大。

19. 6 其它因素对低氮燃烧系统的影响 （1）对磨煤机组合的影响 • 对NOx的影响 • 对飞灰含碳量的影响 • 磨煤机组合方式对总风量优化的影响 （2）煤种对NOx和飞灰含碳量的影响 • 准格尔混煤配神华煤时的锅炉飞灰含碳最小，满负荷下飞灰3.19% • 大友煤的着火和燃烬性能最差，飞灰含碳最大，满负荷下飞灰11.3% • 全烧准格尔混煤时也很好，但比准格尔煤配神华煤时稍差 • 全烧大友煤时，锅炉着火、燃烧目视情况良好，但飞灰含碳量较高。总风量偏大对降低飞灰含碳量有利。

20. 不同煤种下的炉效试验结果 表6 #1炉改造后不同煤种下的炉效试验 项目 单位 AC磨准混煤，D磨神华煤 ACD磨全烧准混煤 ACD磨全烧大友煤 350MW 350MW 350MW 总风量 t/h 1180 1150 1210 1180 1160 1210 1210 1230 1190 实测氧量A % 3.56 3.1 3.75 2.68 2.23 2.91 2.86 2.94 3.76 实测氧量B % 3.08 2.75 3.83 3.55 3.04 3.58 2.7 3.3 3.15 A侧排烟温 ℃ 136 137 137 138 139 142 136 137 136 B侧排烟温 ℃ 145 144 144 146 146 145 145 146 145 飞灰含碳 % 3.2 4 2.3 4.9 5.6 3.9 14 10 9.9 锅炉效率 % 92.2 92.22 92.39 91.68 91.54 91.95 91.02 91.55 91.79 NOx mg/Nm3 233 221 234 178 177 183 252 259 252 CO ml/m3 67 275 11 303 142 44 140 70.2 184 注:氧量值是实测，但测点少，无法和DCS显示进行对比。NOx和CO是CEMS上的显示，仅能表示相对值。 在相同的磨煤机运行方式下，且配风基本相同时，因为煤着火和燃烧特性不同，NOx排放量也不同。大友煤的着火和燃烬性能最差，NOx排放量也最大。

21. 7 低氮燃烧系统对锅炉结焦的影响和对策 表7：#1炉改造后几次调整后的氧量分布测量 #1燃烧器 #2燃烧器 #3燃烧器 #4燃烧器 项目 磨 方式 调风器 开度 mm 对应 氧量% 调风器 开度 mm 对应氧量% 调风器 开度 mm 对应 氧量% 调风器 开度 mm 对应 氧量% 改造后 ACD 380 5.81 40 4 40 2.32 380 3.59 第一次调 ACD 380 4.08 90 3.73 90 3.87 380 4.07 BCD 380 4.6 90 5.3 90 3.56 380 3.44 第二次调 ACD 380 7.04 130 4.99 130 4.53 380 3.94 BCD 380 4.36 130 5.33 130 3.98 380 2.66 第三次调 ACD 380 4.67 80 3.34 90 3.35 380 3.45 BCD 380 3.65 80 4.12 90 3.66 380 3.03

22. 8 结束语 • 对于氮氧化物排放浓度较高的大型烟煤锅炉进行燃烧系统改造，可以达到NOx排放标准的三时段要求，经济合理。 • 采用ABT的低氮燃烧器加空气分级燃烧的方案，NOx排放浓度的降低和飞灰含碳量的增加是相互制约的，必须兼顾二者的平衡。 • 改造后的燃烧系统必须仔细调整和优化，兼顾降低NOx排放浓度、遏制飞灰含碳量增加和防止锅炉结焦三个方面。 • 前墙燃烧的煤粉锅炉的NOx排放浓度和飞灰含碳量受磨煤机组合的影响较大，在运行时要尽量采用较优组合方式。 • 改造后，锅炉结焦倾向有所增加，除了配合调整各侧翼风边界风口以外，应注重二次风调风器的调整，以达到断面氧容积分数的基本均衡。

23. 谢 谢 Thank You