华润镇江电厂#3机组锅炉140MW低氮燃烧器的改造与探讨.docx

1、华润镇江电厂#3机组锅炉140MW低氮燃烧器的改造与探讨镇江电厂140MW机组锅炉低氮燃烧器的改造与探讨【摘 要】随着国家对火电厂节能减排高度重视，环保标准将越来越高。根据火电大气污染排放标准要求，2014年1月1日起现有发电厂锅炉NOX排放浓度限值不大于100mg/Nm3。本着对社会负责，对企业负责的态度，华润镇江发电有限责任公司决定对二期两台140MW机组锅炉配套建设脱硝装置，脱硝装置投产后机组NOX排放浓度将降至排放标准以下。本文根据这一实际，通过对该厂#3机组140MW锅炉低氮燃烧器做出的相对应改造和取得的效果进行分析探讨，从环保排放指标方面为今后锅炉燃烧调整提供依据和指导。【关键词】

2、 环保 低氮燃烧器 NOX 锅炉1前言江苏镇江发电有限公司二期机组锅炉（2140MW），为上海锅炉厂有限公司超高压中间再热自然循环锅炉，采用单锅型结构，露天布置，钢筋混凝土构架，悬吊结构，一次中间再热，四角喷然切园燃烧，平衡通风，固态排渣方式。锅炉吹灰为声波吹灰器吹灰，每台锅炉布置有18台声波吹灰器。炉膛部分布置10台，烟道部分布置8台。锅炉燃烧器设计煤种为烟煤，采用钢球磨中间储仓式热风送粉系统，燃烧器采用四角布置切向燃烧方式。燃烧器共设三层一次风喷嘴，相对集中布置，采用成熟经验的水平浓淡分离和不对称周界风的燃烧技术。现有的燃烧系统，未采取降低NOX的措施。在兼顾燃烧效率的情况下，通过对现有燃

3、烧系统的优化调整来降低NOX排放的效果有限，必须进行燃烧系统彻底改造，以实现在保证锅炉运行安全性与经济性的同时，实现较低的NOX排放目标。2014年9月，委托山东烟台龙源电力技术股份有限公司在保证锅炉安全、经济、环保运行前提下对该电厂两台140MW机组锅炉的燃烧系统进行改造。本文通过改造后的不同工况下性能试验数据分析和总结，为以后的燃烧调整提供科学依据和指导。2改造方案此次改造，性能保证值低氮出口NOX浓度（双套制粉系统运行、锅炉BMCR工况下）250 mg/Nm3。设计煤种如下图：序号煤元素成分单位低氮燃烧器改造设计煤种校核煤种1校核煤种22013年入炉煤加权结果1收到基低位发热量 Qnet

4、，arMJ/kg19.3419.5718.79520.112收到基固定碳 FCar%39.5937.6739.3440.873收到基碳 Car%56.0252.5551.5655.94收到基氢Har%3.223.063.353.645收到基氧 Oar%5.784.695.475.586收到基氮Nar%0.880.990.9117收到基硫 Sar%1.11.210.910.738收到基水分Mar%10.911.721.810.99收到基灰分 Aar%22.125.81622.2510收到基挥发份 Var%27.4124.8322.8625.9811空气干燥基水分 Mad%3.73.637.34.

5、3912干燥无灰基挥发份Vdaf%43.2834.1934.4638.85序号灰成分单位1二氧化硅 SiO2%44.24743.541.22三氧化二铝 Al2O3%27.6529.1326.89253三氧化二铁 Fe2O3%8.78.88.28.14氧化钙 CaO%107.065.87155氧化镁 MgO%1.11.31.691.46二氧化硫 SO2%647.55.87氧化钛TiO2%0.50.61.10.78氧化钠和氧化钾 Na2O+ K2O%1.81.82.7229二氧化锰MnO2%0.510其他%0.050.312.530.311合计%100100100100燃烧器布置如下图：注：图中左

6、侧为改造前燃烧器布置，右侧为燃烧器改造后布置，及相应的标高主燃烧器区的改造，将主燃烧区域进行压缩，缩短主燃烧区域高度，并对喷口布置进行调整，自下而上分别为：下三次风、下一次风（油枪）、中下二次风、中一次风、中上二次风、上一次风、上二次风；另外，新增燃尽风装置：在角区（标高19950mm附近）布置三层SOFA燃尽风装置。SOFA燃尽风射流与主燃烧器一次风射流相同。SOFA燃尽风喷口采用手动水平摆动机构，左右10度；竖直方向不摆动。SOFA燃尽风风室均设有风门挡板，每个风室的风门挡板配一个执行器。3性能试验此次锅炉最终性能试验在双套制粉系统均运行下进行，锅炉的NOX排放值基本在280 mg/Nm3

7、左右。热态实验数据如下： 工况一：双磨运行，二次风门组合实验。负荷：135MW，一次风压：2.15kpa，甲乙磨出口风压2.3 kpa/2.1 kpa，磨煤机电流86A/82A，一级减温水总量：10t，屏过烟温：850/849，主再热气温539。风门调整一调整二调整三调整四调整五SOFA3100100100100100SOFA2100100100100100SOFA1100100100100100CD二次风3030302030BC二次风10070302030AB二次风5530302030AA二次风8080704020周界风5040302010表盘氧量3.03.03.03.23.0龙源氧量2.9

8、2.82.92.92.9龙源NOX mg/Nm3（O2=6%）310297290287283（减温水过大）O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)13.1412.58172295.47 22.9613.63170288.81 32.9813.66170288.81 42.88713.39169286.80 53613.45173295.54 63713.33172293.83 平均值2.96 6.33 13.34 171.00 291.55 工况二：双磨运行。负荷：120MW，一次风压：2.1kpa，一级减温水总量：8t， 主再热气温540，磨煤机电流：84A/

9、82A.后屏烟温845/833。SOFA1-SOFA3A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风周界风表盘氧量100%0%50%50%50%30%3.1/3.9实测氧量2.8，氮氧化物实测290 mg/Nm3，一氧化碳4。O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)13.2313.37166286.77 23.1413.54168288.60 33.3313.52172298.81 42.8513.3169285.54 53.4513.37170297.02 63.2313.71169291.95 平均值3.17 3.83 13.47 169.00 291.45 工况

10、三：双磨运行，变氧量实验负荷：100MW，一次风压：2.2kpa，一级减温水总量：6t， 主再热气温537，磨煤机电流：86A/83A.后屏烟温833/836。SOFA1-SOFA3A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风周界风表盘氧量100%0%5050%50%10%2.5/3.4实测氧量2.3，氮氧化物实测300 mg/Nm3，一氧化碳18.主汽超温。一级减温水量大。O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)12.51412.58180299.19 22.42613.63181299.23 32.21813.66180294.41 42.31713.39181

11、297.63 52.51613.45182302.51 62.41713.33182300.89 平均值2.38 18 13.34 181.00 298.98 工况四：双磨运行，主燃烧器摆角实验负荷：100MW，一次风压：2.23kpa，一级减温水总量：5t， 主再热气温533，磨煤机电流：87A/85A.后屏烟温840/844。主燃烧器摆角由50%降低到10%SOFA1-SOFA3A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风周界风表盘氧量100%0%50%50%50%104.4/5.2实测氧量4.5.氮氧化物295 mg/Nm3，一氧化碳1，主再热气温537。一级减温水9t, 二级减温水4t。O

12、2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)14.6112.58158296.25 24.4113.63159294.53 34.6113.66158296.25 44.7113.39157296.18 54.5013.45159296.32 64.6113.33158296.25 平均值4.57 0.83 13.34 158.17 295.96 工况五：双磨运行。煤粉细度调整实验负荷：100MW，一次风压：2.16kpa，一级减温水总量：4t， 主再热气温535，磨煤机电流：87A/82.9A.后屏烟温846/839。原甲磨煤粉细度R90=18.3，R200=2.1

13、乙磨煤粉细度R90=30.39，R200=6.52.调整后甲磨煤粉细度R90=17，R200=1.8乙磨煤粉细度R90=10，R200=0.3.SOFA1-SOFA3下三次风A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风上三次风周界风表盘氧量100%0%0%40%40%40%100%20%3.9/4.9实测氧量4.4.氮氧化物288 mg/Nm3，一氧化碳4，主再热气温535。一级减温水6t, 二级减温水3t。O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)14.3313.37158290.93 24.2413.54156285.54 34.4313.52155287.12

14、44.5513.3154287.00 54.6513.37155290.63 64.3313.71155285.40 平均值4.38 3.83 13.47 155.50 287.77 工况六 双磨运行。二次风变风门实验负荷：100MW，一次风压：2.2kpa，一级减温水总量：7t， 主再热气温534，磨煤机电流：86A/83A.后屏烟温853/841。SOFA1-SOFA3下三次风A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风上三次风周界风表盘氧量100%0%100%10%100%10%100%10%4.0/4.8实测氧量 4.0 实测氮氧化物282 mg/Nm3，一氧化碳6，主再热气温533，一级

15、减温水5t, 二级减温水0t。O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)14412.58156282.18 24.1613.63157285.67 34813.66156282.18 43.9713.39155278.73 53.9613.45157282.32 64.1713.33155282.03 平均值4.00 6.33 13.34 156.00 282.18 工况七 双磨运行 下三次风风门变化实验负荷：100MW，一次风压：2.16kpa，一级减温水总量：10t， 主再热气温539，磨煤机电流：83A/82A.后屏烟温847/850。SOFA1-SOFA3

16、下三次风A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风上三次风周界风表盘氧量100%100%50%10%50%10%100%0%5.3/6.0实测氧量5.0，实测氮氧化物296 mg/Nm3，一氧化碳5，主再热气温537，一级减温水9t, 二级减温水4t。O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)15713.37154295.97 25.1813.54155299.76 35413.52154295.97 44.9613.3155296.04 54.9413.37154294.13 64.9613.71154294.13 平均值4.97 5.83 13.47 154.3

17、3 296.00 工况八 双磨运行 上三次风门变化实验负荷：100MW，一次风压：2.2kpa，减温水总量：一级7t， 主再热气温535，磨煤机电流：84A/83A.后屏烟温832/828。SOFA1-SOFA3下三次风A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风上三次风周界风表盘氧量100%100%100%10%10%70%0%10%3.8/6.0实测氧量5.5，实测氮氧化物280 mg/Nm3，一氧化碳6，主再热气温537，一级减温水7t, 二级减温水3t。O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)15.6412.58146291.53 25.6613.63145

18、289.53 35.5813.66145287.66 45.5713.39144285.68 55.6613.45145289.53 65.4713.33146287.79 平均值5.53 6.33 13.34 145.17 288.62 工况九 双磨运行 中二次风门变化实验负荷：100MW，一次风压：2.2kpa，减温水总量：一级6t， 主再热气温535，磨煤机电流：84.3A/82A.后屏烟温840/840。SOFA1-SOFA3下三次风A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风上三次风周界风表盘氧量100%100%80%0%5%40%0%10%3.5/3.77实测氧量3.5，实测氮氧化物2

19、72 mg/Nm3，一氧化碳5，主再热气温539，一级减温水7t, 二级减温水5t。O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)13.5713.37158277.63 23.5813.54157275.87 33.5413.52157275.87 43.6613.3156275.69 53.6413.37155273.92 63.5613.71157275.87 平均值3.53 5.83 13.47 156.67 275.81 工况十 双磨运行 中二风门变化实验负荷：100MW，一次风压：2.2kpa，减温水总量：一级7t， 主再热气温535，磨煤机电流：83A/8

20、2A.后屏烟温841/849。SOFA1-SOFA3下三次风A层二次风B层二次风C层二次风D层二次风上三次风周界风表盘氧量100%100%50%0%0%0%0%0%3.91/4.03实测氧量3.7，实测氮氧化物277mg/Nm3，一氧化碳7，主再热气温538，一级减温水9t,二级减温水8t.O2(%)CO(ppm)CO2(%)NO(ppm)NOX(mg/Nm3)13.9412.58156280.53 23.9613.63154276.93 34813.66156282.18 43.9713.39155278.73 53.8613.45155277.11 63.7713.33156277.28

21、炉膛温度分布： 说明：100MW2#1#4#3#2#92410368818941095950Sofa底13501364 14291439 13M14501349 1399 148014531459 11M1448140714261415146415191446147014161519 9M1247127012121296136613211256122713131219 左墙前墙右墙后墙4结论与建议根据氮氧化物生成和抑制机理，燃烧器区域还原性气氛的强烈程度和范围对NOX的排放浓度高低起着关键的作用，燃烧器区域还原性越强、高度越高，NOX排放浓度越低。此次改造达到了环保排放标准，具体总结如下：（1

22、）从负荷为100135MW各个工况试验数据看，SOFA1-3层全部开足后，有利于很好降低NOX排放浓度，实测值基本上低于300mg/m3。（2）炉膛各部烟温基本低于1500，从而大大减少了活性氮化物的生成。（3）燃烧器摆角上摆后，由于炉膛火焰中心的上移，使得锅炉NOX排放浓度上升。（4）上、下三次风门开度的变化，使得炉膛火焰中心发生变化，如果开大上三次风，相应使得炉膛火焰中心上移，缩小了还原区的高度，使得NOX排放增加。如果开大下三次风，炉膛火焰中心相对下移，使得还原区高度增加，对降低锅炉NOX排放减少。（5）若负荷低于100MW后，锅炉NOX排放浓度会超过300mg/m3，其原因是机组负荷低

23、时，为保证二次风箱/炉膛差压值不至于太低，SOFA风量必须减少，另外，二次风箱/炉膛差压低，使得在同样的SOFA风风门开度下风量减少，也使得SOFA风喷嘴风速降低，SOFA风刚性变差，不利于SOFA风穿透整个炉膛，也就降低了NOX还原的效果。（6）实际氧量对主再汽温及减温水的影响很大，因此，在加减负荷时，应该及时调整风量，提高锅炉经济性和降低污染排放。（7）A层二次风和C、D二次风对气温影响比较敏感，关小时减温水增长，气温较高，主燃烧器摆角20%-50%对气温有好处，氮氧化物也有少许降低，减少减温水。煤粉细度R200在1以内有利于煤粉均匀性。（8）保证中、下层给粉机全部投运；转速最好一致。调整负荷时优先投入或停运上层给粉机，同层给粉机停运时需对角停运，如1#和3#或2#和4#。根据以上总结，针对#3机组改造后锅炉运行燃烧调整时，建议的配风卡：配风/负荷60MW70MW80MW90MW100MW100MW以上SOFA30%0%50%100%100%100%SOFA2100%100%100%100%100%100%SOFA1100%100%100%100%100%100%D层二次风70%60%60%