蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器低NOx改造方案说明书..

国电内蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器低NOx改造方案说明书烟台龙源电力技术股份有限公司二零一零年八月国电内蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器改造方案说明书烟台龙源电力技术股份有限公司0/33一、前言燃煤燃烧过程中排放的NOX气体是危害大，且较难处理的大气污染物，它不仅刺激人的呼吸系统，损害动植物，破坏臭氧层，而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一。我国是燃煤大国，开展对降低NOX排放的治理具有十分重要的意义。我国对锅炉排放污染物控制非常重视，即将颁布的火电厂大气污染物排放标准对NOx排放有更严格的要求。国电东胜电厂两台300MW等级锅炉自投产以来NOx排放一直较高，同时还存在着结渣、减温水量大、汽水参数异常等问题，对燃烧器进行综合改造，降低NOx同时，可实现防结渣等目标。二、设备概况2.1锅炉概况锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风，摆动燃烧器四角切圆燃烧，固态排渣，全钢构架。紧身封闭。制粉系统采用正压直吹式制粉系统，配置五台中速磨，固态排渣。锅炉总体布置见图炉膛宽14022mm，深13640mm，炉顶标高61000mm，锅筒中心线标高65500mm，炉顶大板梁底标高71250mm。锅炉炉顶采用大罩壳热密封结构。炉膛由Φ60×7膜式水冷壁组成，炉底冷灰斗角度55o，炉底密封采用水封结构，炉膛上部布置了分隔屏、后屏及屏式再热器，前墙及两侧墙前部均设有墙式辐射再热器，炉底下集箱标高为6500mm。水平烟道深度为6528mm，由旁路过热器部分和后烟井延伸部分组成，内部布置有末级再热器和末级过热器。后烟井深度10260mm，后烟井内设有低温过热器和省煤器。二台回转式空气预热器直接布置在后烟井下方。本锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置五台中速磨，燃烧器四角布置，切圆燃烧方式。最上排燃烧器喷口中心线标高27200mm，距分隔屏屏底距离20200mm，最下排燃烧器喷口中心标高21100mm，至冷灰斗转角距离为5068mm，每角燃烧器风箱中设有三层启动及助燃油枪。过热器的汽温调节主要采用喷水调节，再热器的汽温调节主要采用燃烧器摆动及过量空气系数调节，在再热器进口管道上装有事故喷水装置。炉膛底部出渣采用干式除渣机排渣，锅炉本体供货至下集箱水封插板，渣国电内蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器改造方案说明书烟台龙源电力技术股份有限公司-北京分公司1/33斗及干式除渣机设备由用户自理。炉膛部分布置有70只墙式吹灰器，炉膛上部及对流烟道区域内布置46只长行程伸缩式吹灰器，每台预热器烟气进口端布置一只伸缩式吹灰器，运行时所有吹灰器均实现过程控制。采用5台中速磨煤机，要求燃烧设计煤种时，4台运行，1台备用。设计煤种煤粉细度R90=23%。采用干式除渣机排渣方案,冷却漏风量小于锅炉总风量的1%。名称单位BMCR过热蒸汽流量t/h1176过热器出口蒸汽压力MPa(g)17.5过热器出口蒸汽温度oC541再热蒸汽流量t/h970.6再热器进口蒸汽压力MPa(g)3.9再热器出口蒸汽压力MPa(g)3.7再热器进口蒸汽温度oC326再热器出口蒸汽温度oC541省煤器进口给水温度oC2802.2煤质资料2.2.1设计煤质特性项目符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2校核煤种3校核煤种4煤质分析：收到基碳Car%61.8257.5766.6870.7759.75收到基氢Har%3.683.183.764.174.34收到基氧Oar%9.7910.799.658.158.12收到基氮Nar%0.650.520.770.981.09收到基全硫St,ar%0.150.110.190.230.85收到基灰份Aar%12.9114.7310.358.318.85全水份Mt,ar%11.0013.18.67.47空干基水份Mad%1.834.021.381.392.08干燥无灰基挥发份Vdaf%32.1832.3431.7733.840.38收到基低位发热量Qnet,arKJ/Kg2312021430254102738023290哈氏可磨系数HGI61675859煤灰熔融性：灰变形温度DT℃11801150113011301150国电内蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器改造方案说明书烟台龙源电力技术股份有限公司-北京分公司2/33项目符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2校核煤种3校核煤种4灰软化温度ST℃12001170116011601220灰半球温度HT℃1220119011701180灰熔化温度FT℃12801280120012601230灰成份分析：二氧化硅SiO2%53.8358.5849.6845.4145.44三氧化二铝Al2O3%22.0321.7522.1320.4720.09三氧化二铁Fe2O3%7.786.038.939.598.35二氧化钛TiO2%0.760.610.81.140.64氧化钙CaO%6.754.378.8610.189.28氧化镁MgO%2.82.053.464.064.2氧化钾K2O%1.441.451.41.452.18氧化钠Na2O%0.690.760.650.710.44三氧化硫SO32.51.92.745.15.83二氧化锰MnO20.1210.120.1340.12其它1.2992.381.2161.773.552.2.2实际燃用煤质煤样低位发热量固定炭全水分分析水分挥发份灰份氢含量时间1406745.326.27.4429.817.44.21.192426045.224.35.6632.216.84.51.2340724528.58.663214.24.791.23440554525.43.9831.519.44.431.285359642.327.38.7325.123.72.91.296427349.228.210.829.110.743.851.3注：以上煤质化验数据来自电厂。2.3燃烧系统锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置五台中速磨，燃烧器四角布置，切圆燃烧方式。2.3.1燃烧器的设计参数燃用设计和校核煤种、锅炉最大连续出力（BMCR）时燃烧器的主要设计参数：国电内蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器改造方案说明书烟台龙源电力技术股份有限公司-北京分公司3/33项目单位设计煤种二次风速度m/s48.95二次风温度C341二次风率（含炉膛漏风）%78.82二次风中周界风比率%25一次风温度C70一次风速度m/s20一次风率%21.18燃烧器一次风阻力Pa500燃烧器二次风计算阻力Pa850燃烧器二次风设定阻力Pa1000一次风喷嘴间距mm15302.3.2燃烧器布置本燃烧器是采用引进的技术设计和制造，燃烧器布置在四角上，为四角切圆燃烧系统。燃烧器箱壳由隔板分成若干风室。各风室出口处布置喷嘴，风室的入口处布置二次风门挡板。顶部二次风喷嘴、SOFA喷嘴为手动，单独摆动。其它一、二次风喷嘴按协调控制系统给定的信号同步、成组上下摆动。三、锅炉存在主要问题针对东胜热电厂锅炉存在的主要问题，烟台龙源北京分公司进行了摸底试验，主要结论如下：3.1.NOx排放较高国电东胜发电厂锅炉自投产以来，NOx排放一直较高，达450-600mg/Nm3，超出国家新标准要求。摸底试验表明是燃烧器设计不合理、燃尽风量不准确所致。3.2.一次风率严重偏离设计值引发一系列问题首先，由于水分的增加降低了磨煤机的干燥出力，为了满足带负荷要求，必须增加磨煤机的通风量来维持磨煤机出力，这样就造成磨煤机通风量大幅度增加，从而导致一二次风率分配的严重失调。设计一次风率是21.18%，而实际运行风率大约在40%，如此大的一次风率造成磨煤机筒体严重磨损。国电内蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器改造方案说明书烟台龙源电力技术股份有限公司-北京分公司4/33其次，一次风率的增大，降低了二次风率，再加上锅炉结焦，干除渣的设计漏风很难冷却大量的熔融炉渣，不得已被迫增加炉底漏风，这样经过预热器的二次风量进一步减少，这就表现出送风机的一直维持在很低的出力运行，同时也造成排烟温度升高。最后，由于燃煤中外在水分太高，导致磨煤机出口温度远远低于设计值（热一次风温在满负荷工况下低于设计值，即便达到设计值，当燃用目前的煤种时也远远不够），这样会导致煤粉着火推迟，容易引起主燃烧区域上部结焦。因此，一次风热风温度的限制是解决这一问题的瓶颈。3.3.炉膛存在较严重的结渣现象锅炉炉膛部分存在严重的结渣现象，炉膛结焦的直接原因是灰的熔点太低，实际燃用煤种的灰熔点和设计煤种的灰熔点偏差不大，都接近1200℃。另外，燃烧器设计及炉内燃烧组织的不合理也是造成锅炉结渣的另一原因，燃烧器采用的是上海锅炉厂引进CE公司的LNCFSII低NOX燃烧技术，突出特点是主燃烧器区二次风与一次风大角度偏置，一二次风切圆方向相反。目的是在炉内形成截面空气分级，形成风包粉，水冷壁表面为氧化性气氛。而实际使用过程中并没达到预期使用效果，严重结渣，影响机组安全稳定运行。3.4主、再热器减温水过大该炉存在主、再热器减温水流量过大的问题。我们综合分析认为造成主、再热器减温水流量过大的原因仍然是锅炉炉膛内存在严重结渣。由于炉膛内的结渣，覆盖大面积的冷壁，使水冷壁吸热减少，从而炉膛出口的烟温升高，另外由于炉内吸热量减少，为达到满出力，被迫投更多的燃料，使炉出口温度更进一步升高，主再热器减温水量过大以及低温受热面管壁超温的情况都是这一问题的具体体现。因此，锅炉炉膛结渣的问题如果得到解决，这一问题也相应得到缓解。3.5火焰中心偏离炉膛几何中心炉内燃烧温度的不均匀性以及炉膛结渣倾向于某一侧或者某一个角的现象充分说明，炉内火焰中心偏离炉膛几何中心。造成这种偏差有设计方面原因，四角一次风射流角度偏差较大，向火侧和背火侧补气不平衡；还有运行上的原因，因为四角一次风动量偏差引起，如果不对一次风做出有效调整，而一味的采用调偏二次风的办法，会使问题变得更加严重。国电内蒙古东胜热电厂2号炉燃烧器改造方案说明书烟台龙源电力技术股份有限公司-北京分公司5/333.6炉底漏风太大锅炉机组的除渣方式为干除渣，炉膛结渣后，渣量增大，落渣的冷却和除去都变的非常困难，开大检查孔来冷却炉渣是唯一的办法，这样炉底的漏风很大。大量的冷风从炉底漏入，一方面抬高了火焰中心高度，另一方面，使得通过预热器的二次风量减少，造成结渣加剧、主再热气温失控、飞灰可燃物含碳量上升、低温受热面管壁超温、排演温度升高以及锅炉效率下降等等。四、主要问题分析东胜电厂煤质属于易着火、易燃尽的烟煤，由于挥发份较高，燃烧器设计时可以通过采用低NOx燃烧器、空气分级等技术手段控制NOx排放。参照我公司双尺度燃烧器改造业绩，对燃烧器进行综合改造，以东胜厂锅炉炉膛条件及煤质条件，可以实现较低的NOx排放水平，同时可解决炉内结渣、汽水参数异常等问题。东胜电厂锅炉燃烧器设计上采用了LNCFSII低NOx燃烧器技术思想，属于较先进的燃烧技术路线，但由于设计时某些参数采用的程度有误或不到位，致使锅炉NOx排放较高及其它相关问题出现，影响了锅炉正常安全运行。初步摸底试验发现锅炉存在诸如结渣、减温水量大、炉底漏风量大等问题，影响了锅炉安全稳定运行。通过对锅炉存在的主要问题进行综合性分析，我们认为核心问题是燃烧器设计不妥所致，通过我公司对东胜电厂两台炉进行长时间现场摸底试验表明，东胜电厂两台锅炉燃烧器进行双尺度技术改造，可同时解决NOx排放量高、结渣严重、减温水量高等问题。燃烧器设计不妥还导致锅炉炉膛目前严重结渣，水冷壁被覆盖，必然带来锅炉蒸发受热面吸热能力下降，所以炉膛出口烟温水平上升，而吸热能力下降后为保证蒸发量，必然要多投入燃料，更进一步使炉出口烟温升高，主再热器吸热量偏大，结果造成主再热器超温，减温水量大。锅炉严重结渣还会带来炉底排渣量大，由于炉底落渣冷却的需要，必使炉底大量冷风漏入炉内，干扰了炉内动力场，燃烧中心上移，动力场偏斜等。炉内如果结大渣对设备的安全性也会带来严重的影响。因此，解决问题要抓住主要矛盾，重点放在锅炉现有燃烧器改造上，通过燃烧器改造实现降低NOx、防结渣、高效安全运行多功能一体化。国电内蒙古东