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卷册检索号21-Q243K辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告电力工程设计甲级证书证书编号060021-sj工程咨询甲级资质证书证书编号工咨甲2030808003辽宁电力勘测设计院2006年08月沈阳辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告院长：总工：项目经理：目录1概述…………………………………………………………………………………11.1项目概况及改造的必要性1.2设计依据1.3设计范围1.4主要设计原则2燃烧器改造.........……………………………………………………………..…….22.1燃烧器改造2.2改造前后节能情况3施工轮廓进度…………………………………………………………….……….154投资估算及经济评价……………………………………………………………..164.1投资估算4.2经济评价5结论…………………………………………………………………………..……17附件1.…5号锅炉燃烧器改造后方案简图附件2.…辽阳石化分公司关于委托编制热电厂锅炉装置＃5炉燃烧器改造项目可行性研究报告的函参加设计人员专业主要设计人专业工程师热机马士峰张宏强技经张世光田恩东辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月11概述1.1项目概况及改造的必要性辽阳石化分公司热电厂现有机组均投产于20世纪90年代，总装机规模为七炉八机。其中5号锅炉为BG-410/100-M型，是北京巴布科克.威尔科克有限公司生产厂生产的单汽包、自然循环、∩型布置的固态排渣煤粉炉。锅炉结构全部为钢结构，除下级省煤器和空气预热器采用支承方式外，锅炉本体全部悬吊于顶板上。炉膛断面为正方形，深度和宽度均为9980mm，炉膛四周由φ60×5，节距为80mm的膜式水冷壁，前后水冷壁下部管子倾斜与水平线成50°角，形成冷灰斗，后水冷壁在炉膛出口下缘向炉内凸起形成具有35°上倾角和30°仰角的折焰角。从炉膛拐点（10100mm）起至汽包中心绝对高度为32600mm。炉膛顶棚管标高39.0米，运转层标高为9.0米。由于辽阳石化热电厂煤源变化较大，燃煤煤质波动范围大，造成锅炉燃烧器无法适应。5号锅炉自1993年投产以来，通过实际运行发现，锅炉负荷在400t/h左右常规运行时，减温水量比较大，炉膛部分结焦，屏式过热器结焦比较严重。在1996年由哈工大将原燃烧器改造为浓淡燃烧器，改造后的燃烧器仍然存在：锅炉炉内燃烧组织不好，锅炉结焦、减温水量大、370t/h以上负荷运行时燃烧不稳、氮氧化物排放量高、锅炉效率低等问题。为了解决现有问题，保持锅炉运行的稳定性、安全性、经济性，以适应燃烧多煤种的需要，辽阳石化分公司热电厂对5号锅炉进行燃烧系统改造是必要的。1.2设计依据1.2.1严格执行《火力发电厂设计规程》（GB50049-94）。1.2.2经济评价按采用《中国石油天然气股份有限公司建设项目经济评价方法与参数》。1.2.3辽阳石化分公司关于委托编制热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造可行性辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月2研究报告的函。1.3设计范围1.3.1对5号锅炉燃烧系统进行改造：a.）燃烧器本体及固定装置。b.）燃烧器二次风箱及与之相接的二次风道接口。c.)燃烧器区域弯管水冷壁。d.)一次风管加装可调缩孔e.)部分一次风管弯头更换。f.)燃烧器系统保温油漆及耐火塑料浇注。1.3.2对上述系统的附属部分的设计：a.)燃烧器的二次风喷口。b.)下二次风喷口内的四个角高能点火枪及油枪。c.)火焰检测探头。1.4主要设计原则1.4.1工艺系统设计应在保证电厂安全生产的条件下尽可能的利用现有条件，减少拆迁量，以减少投资。1.4.2以安全生产，提高锅炉运行的稳定性、安全性，经济性为原则。各系统设计均应严格遵守相关的规程规定。2燃烧器改造2.1燃烧器改造2.1.1原有燃烧系统存在的问题辽阳石化分公司热电厂5号锅炉为BG-410/100-M型，单汽包、自然循环、π型布置的固态排渣煤粉炉。锅炉结构全部为钢结构，除下级省煤器和空气预热器采用支承方式外，锅炉本体全部悬吊于顶板上。炉膛断面为正方辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月3形，深度和宽度均为9980mm，炉膛四周由φ60×5，节距为80mm的膜式水冷壁，前后水冷壁下部管子倾斜与水平线成50°角，形成冷灰斗，后水冷壁在炉膛出口下缘向炉内凸起形成具有35°上倾角和30°仰角的折焰角。从炉膛拐点（10100mm）起至汽包中心绝对高度为32600mm。炉膛顶棚管标高39.0米，运转层标高为9.0米。锅炉采用辐射、对流过热器，按烟气流向炉顶分别悬挂屏式过热器、高温过热器和低温过热器。在后竖井布置有上级省煤器、上级空气预热器、下级省煤器和下级空气预热器。屏式过热器为辐射式，高温过热器和低温过热器为对流过热器。空预器为立式管式空预器。过热器系统采用两级减温水，一级减温布置在低温过热器和屏式过热器之间，在屏式过热器和高温过热器之间布置有二级减温器，喷水水源来自锅炉给水。炉膛出口烟气温度为1097.7℃。喷燃器为正四角切向的固定直流式煤粉喷燃器，于1996年8月由哈工大将原燃烧器改造为水平浓淡燃烧器，保持二次风喷口不动，一次风喷口改成水平浓缩煤粉燃烧器，一次风速平均风速降为26m/s。考虑到所燃用的烟煤着火性能比较好，采用浓、淡不等风速设计，浓缩比为PQ=1.4，浓一次风流速30m/s，淡一次风流速22m/s。二次风喷口中间采用直隔板隔开，各喷口距离不变。一次风喷口与二次风喷口以反切的方法布置，两者的中心线夹角为5°34′，其目的是利用一次风射入炉后偏转使煤粉更加密集，保证在高一次风速下的稳燃性能。二次风四角反向相切，假想切圆直径为φ600mm。每组喷燃器喷口由两层二次风夹一层一次风喷口，分三层共计六个二次风喷口，三个一次风喷口，在第一、二层下二次风喷口装有自动点火装置。各二次风喷口均设置单独的风量调节装置。一次风喷口面积F1＝0.1103m2×12，二次风口截面积F1＝0.1395m2×24。原锅炉各参数见表1～表5。辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月4表1各喷口的标高层数喷口标高（mm）第三层上二次风16760上一次风16350下二次风15940第二层上二次风15160中一次风14750下二次风14340第一层上二次风13560下一次风13150下二次风12740表2燃烧器主要设计参数名称一次风二次风漏风风率（%）3069.20.8风温（℃）57312风速（m/s）3045风口面积（单角）0.33080.837风口数量（个）1224表3设计煤质分析序号名称符号单位数值1收到基碳Car%58.6562收到基氢Har%3.363收到基氧Oar%7.284收到基氮Nar%0.795收到基硫Sar%0.636收到基灰分Aar%19.777收到基水分Mar%9.618空气干燥基水分Mad%2.859收到基挥发分Mar%32.3110低位发热量Qnet.arKcal/kg536011灰熔点t1℃111012t2℃119013t3℃1270辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月5表4锅炉主要设计参数项目单位数值汽包工作压力MPa11.28主汽温度MPa540主汽压力T/H9.8主汽流量℃410给水温度℃215排烟温度℃130.3锅炉效率％92.2燃料消耗量t/h50.759表5锅炉原热力计算结果汇总表类别名称符号单位数值锅炉规范型号－－HG-130/39-3燃烧方式－－煤粉蒸发量Djt/h410过热蒸汽压力PzqMPa9.8过热蒸汽温度tzq℃540给水温度tgs℃215汽包蒸汽压力PqbMPa11.28热损失排烟热损失q2%5.35化学未燃烧热损失q3%0.5机械未燃烧热损失q4%1.5散热损失q5%0.41灰渣物理热损失q6%0热平衡锅炉机组效率η%92.2燃料消耗量Bt/h50.759燃料计算耗量Bjt/h49.998炉膛空气过剩系数αlt－1.2容积VTm32545理论燃烧温度θ°℃2027.6炉膛出口烟气温度θ＂℃1097.7总辐射受热面积HFSm21286.6炉膛总面积Fzm21298.6辐射传热量QFSkcal/kg2980.7辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月6类别名称符号单位数值容积热负荷QVkcal/m3h107.5×103截面积热负荷QFkcal/m3h2.731×106辐射受热面热负荷BjQFS/HFSkcal/m3h118.3×103减温器型式－－喷水减温一级减温幅度Δt1℃29.3二级减温幅度Δt2℃13.8额定负荷一级喷水量ΔD1%19.3额定负荷一级喷水量ΔD2%6尾部受热面省煤器沸腾率X%0预热器进风温度tR℃30热风温度trf℃327.9排烟温度tpy℃130.35号锅炉1996年由哈工大将原燃烧器改造为浓淡燃烧器，改造后的燃烧器仍然存在影响锅炉运行稳定、安全的因素。现燃烧系统存在问题主要表现为锅炉炉内燃烧组织不好，具体如下：a.)一、二次风射流刚性差，易偏斜，使实际燃烧切圆过大，造成火焰冲刷水冷壁，燃烧区域水冷壁结渣。并导致着火距离喷口太近，喷口区域结渣及烧坏喷口。b.）一、二风混合不好，造成煤粉燃烬推迟，火焰抬高，飞灰含碳量增加，致燃烧区域上部及大屏结渣，减温水量增加。c.）制粉系统一次风无法调整，造成一次风风速各角不一，致使各角刚性不一，无法与二次风组成合理燃烧工况(一、二次风动量比失衡)，炉膛火焰偏斜，运行中乙侧墙和后墙炉膛火焰温度较其它部分高。d.）在高负荷下喷口区域热负荷过大，在燃烧器区结焦和烧坏喷口。e.）在高负荷时，屏式过热器结焦比较严重,尤其在大多数在吹灰器喷口处结焦较为严重；角区及一、二次风喷口均有严重结焦现象，当运行时间较长时，炉膛掉焦，使得燃烧不稳。辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月7f.）氮氧化物排放浓度较高，在锅炉负荷为408t/h时，氮氧化物浓度值约为700mg/Nm3。2.1.2“风包粉”系列浓淡燃烧器原理及特点“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术是针对我国电力工业对煤粉燃烧的需要，通过对炉内燃烧器区域气相及气固两相流场的深入研究，发现相当一部分锅炉炉膛内存在煤粉向炉膛四周分离，从而产生一系列不良后果。提出了解决这一问题的技术措施，使煤粉相对集中在火焰中部，而炉壁四角则空气相对过剩，从而实现了炉内“风包粉”的燃烧方式。浓淡燃烧的基本原理是将一次风分成浓淡两股气流，利用浓煤粉气流着火稳定性好的特点来提高燃烧器的着火稳燃能力，浓淡两股气流偏离各自燃烧的化学当量比，可以抑制NOx的生成排放。还研制了配套的高浓缩比、低阻力的煤粉浓缩器，增强了浓缩燃烧的作用。综合“风包粉”和“浓淡”燃烧的特点，根据不同炉型、不同煤种的要求，开发研制成功水平浓缩煤粉燃烧器、水平浓淡风煤粉燃烧器、径向浓淡旋流煤粉燃烧器、不等切圆墙式布置直流煤粉燃烧器等“风包粉”系列浓淡煤粉燃烧技术。水平浓淡风煤粉燃烧技术。其原理如图所示：辽阳石化分公司热电厂锅炉装置5号炉燃烧器改造项目工程可行性研究报告辽宁电力勘测设计院--2006年08月8该燃烧系统在同一水平截面上将一次风气流分成浓淡两股，并在淡侧煤粉射流的外侧，增加一股侧二次风射流。这样，在同一水平截面上，浓一次风喷入炉膛中央，其假想切圆较小；淡一次风和侧二次风平行并与总的二次风气流旋转方向相同；淡一次风在里，侧二次风在外，侧二次风喷入切圆最外面的背火侧，并且通过调整侧二次风风速的大小来调节一次风射流的刚性。采用水平浓淡风煤粉燃烧技术后，原高温腐蚀处壁面氧量O2＞3.