陳勤根，茅建波，應明良

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

某300 MW機組鍋爐低氮燃燒器改造后再熱汽溫偏差大原因分析及調整

陳勤根1，茅建波2，應明良2

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

某300 MW機組鍋爐低氮燃燒器改造后，由于燃燒不均勻引起左右側煙氣溫度產生較大偏差，致使A側再熱蒸汽出口溫度比B側低10℃以上，兩側再熱汽溫產生了較大偏差，再熱蒸汽平均溫度達不到額定值且汽溫高的一側經常超溫，嚴重影響了機組運行的經濟性和安全性。根據旋流燃燒器的特點，通過調整燃燒器配風等方式消除了兩側再熱汽溫的偏差，平均再熱汽溫可達額定值541℃，同時也消除了SCR脫硝裝置入口兩側煙溫的偏差，使SCR脫硝裝置正常運行。

低氮燃燒；汽溫偏差；旋流燃燒器；燃燒調整

0 引言

燃煤會產生大量污染物，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準》[2]中規(guī)定燃煤鍋爐的NOX排放標況限值為100 mg/m3。為達到環(huán)保指標，對某發(fā)電廠300 MW燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)進行了低氮改造，更換原先所有的20只燃燒器，同時增加OFA（燃盡風）噴口。但該鍋爐進行低氮燃燒器改造后運行中出現鍋爐A與B側再熱蒸汽溫度偏差大的情況，其A側溫度比B側低10℃以上，最多時達20℃，致使再熱蒸汽平均溫度達不到535℃以上，且B側再熱蒸汽經常超溫，已影響機組的經濟和安全運行。同時也造成了SCR（選擇性催化還原）脫硝裝置入口兩側煙溫的較大偏差，影響了脫硝裝置的正常運行。

1 設備概況

該鍋爐是由北京巴布科克-威爾科克斯有限公司引進美國B&W公司RB鍋爐技術標準設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，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，煙氣擋板調節(jié)再熱汽溫。鍋爐設計煤種為淮南煙煤，制粉系統(tǒng)采用MPS中速磨冷一次風機直吹式系統(tǒng)，配5臺ZGM95N型磨煤機，低氮燃燒改造前采用B&W標準的雙調風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 再熱汽溫偏差產生的原因分析

2.1 運行情況

該鍋爐低氮燃燒器改造后，兩側再熱蒸汽出口溫度偏差10℃以上，B側溫度高且易超溫，需投用減溫水，導致兩側平均再熱汽溫偏低。取某工況鍋爐運行參數：機組負荷292 MW，ACDE磨運行（其他磨組偏差情況類似），再熱器A側蒸汽溫度527℃，B側溫度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側為411℃，B側421℃，低過左右側汽溫偏差與再熱汽溫偏差一致。SCR反應器入口煙溫A側3個測點分別為385℃，381℃和385℃，B側3個測點分別為399℃，390℃和378℃，B側煙溫明顯高于A側，與兩側再熱汽溫偏差一致。爐膛溫度測量結果也顯示B側明顯高于A側。

2.2 產生偏差原因分析

該鍋爐再熱蒸汽兩側溫度出現大的偏差，是在鍋爐低氮燃燒改造后才出現，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，并且由以上運行參數變化及爐膛溫度實際測量可以確定，引起汽溫偏差大的主要原因是A與B兩側煙溫出現較大偏差，而非鍋爐汽水側流量分配不均勻。該爐低氮燃燒改造后煙氣側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。檢查各磨煤機出口煤粉管內一次風速的分配均勻性，測量各磨煤粉管內一次風速偏差在±5%以內，但均勻的風速并不能保證各粉管內煤粉量的分配均勻，粉量分配均勻性與磨煤機本身分配特性有關[3]，運行中無法進行調整，這就有可能在爐膛內產生燃燒不均勻的情況。但制粉系統(tǒng)的運行情況與低氮燃燒改造前沒有什么變化，蒸汽溫度的偏差應與制粉系統(tǒng)的關系不大。

（2）燃燒器配風分析。各燃燒器配風情況見表1、表2，從燃燒器配風方式看，B側OFA噴口的風量小于A側，前墻B側C2與D2燃燒器調風盤開度90～95 mm，后墻B側E3燃燒器調風盤開度為95 mm，開度較小?？傮w看，B側風量相對較少，導致B側燃燒不如A側充分，B側火焰行程拉長，火焰中心相對往上，相應爐膛出口B側煙溫偏高。

表1 主燃燒器調整前配風情況

表2 OFA燃燒器調整前配風情況

（3）燃燒器旋流強度變化分析。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、外二次風葉片角度均可調，其葉片角度變化直接影響煤粉氣流的旋流強度及卷吸高溫煙氣的能力[4]，從而影響煤粉的燃燒率及燃燒時間，在同一側燃燒器旋流強度均偏低時，就會造成該側火焰中心的上移，從而導致煙溫偏差的發(fā)生。燃盡風燃燒器存在同樣問題。根據爐膛出口兩側煙溫高低情況，應針對性調整對應側燃燒器氣流旋流強度。

（4）尾部煙氣擋板偏差分析。尾部煙氣擋板目的是調節(jié)再熱蒸汽溫度，尾部煙氣擋板分A與B側，當兩側有偏差時，有可能導致低溫再熱器A與B側煙氣量出現偏差，從而造成兩側汽溫發(fā)生偏差。

3 再熱汽溫偏差調整

3.1 尾部煙氣擋板調整

該鍋爐B側再熱汽溫比A側高，嘗試將B側再熱煙氣擋板開度關小、A側開大，多次試驗發(fā)現實際所起作用非常小，幾乎可忽略。分析認為由于煙氣擋板所處的位置離再熱器受熱面較遠，其偏差調節(jié)不會改變低溫再熱器A與B側煙氣量的分配，并且由于其出口即為SCR進口，煙氣擋板的偏差調節(jié)反而會造成SCR反應器入口煙溫等參數的較大偏差。

3.2 燃燒器調風盤調整

根據前述分析，開大C2，D2和E3等靠近B側的燃燒器調風盤開度，發(fā)現在調風盤剛調整時溫度會有變化，穩(wěn)定一段時間后兩側汽溫偏差又恢復到原先狀態(tài)。究其原因應是燃燒器調風盤在剛開始調整時對燃燒產生擾動，導致汽溫發(fā)生變化，待擾動消失運行穩(wěn)定后，燃燒器的實際配風并沒發(fā)生大的變化，調整偏差的效果也就不明顯。

燃燒器調風盤為同一大風箱內各燃燒器分配二次風量，在調整燃燒器調風盤時其開度與實際風量并不是完全對應，其實際配風量還要受制于燃燒器內外二次風葉片角度影響。所以在調風盤開度調整時需要配合燃燒器內外二次風葉片的調整才會有所效果。

3.3 燃燒器旋流強度調整

鍋爐煤粉燃燒器均帶有可調旋流強度的外二次風，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。根據燃燒器氣流的旋向，通過關小或開大一側燃燒器的外二次風葉片角度以加強或減弱氣流旋流強度，改變該側火焰中心位置，達到調平汽溫偏差目的，如增強B側A3與A4，B1與B2等燃燒器的旋流強度。實際調整發(fā)現該調整手段在調整初期效果較好，能調平兩側再熱汽溫偏差，但是穩(wěn)定一段時間后也會重新出現兩側偏差的現象，若配合好調風盤的調整，兩側汽溫偏差能降低3℃。燃燒器配風調整見表3。

3.4 OFA配風調整

與煤粉燃燒器相似，調整OFA燃燒器調風盤和可調葉片角度對消除再熱汽溫左右側偏差作用不明顯，但OFA中心風的調整對汽溫影響非常大，試驗發(fā)現，關小或開大一側OFA燃燒器中心風開度并配合調整相應的調風盤開度，該側蒸汽溫度變化可達10℃以上。原因是中心風為直流，穿透力比旋轉氣流強，對于區(qū)域溫度的影響比較大，可以達到平衡兩側煙氣溫度場進而改善兩側再熱汽溫偏差。最終，通過開大B側、關小A側各個OFA燃燒器中心風開度并配合調整調風盤，兩側再熱蒸汽溫度偏差在3℃以內，消除了兩側汽溫的偏差。通過設置OFA燃燒器中心風偏置除了有利于調節(jié)汽溫外，也有利于調節(jié)其他參數，比如SCR進口兩側參數，調整前后主要參數與爐膛溫度見表4與5。OFA風燃燒器調整后配風情況見表6。

表3 主燃燒器調整后配風情況

表4 調整前后主要參數記錄比較

表5 調整前后爐膛溫度測量情況

表6 OFA燃燒器調整后配風情況

4 結語

某300 MW機組鍋爐低氮燃燒器改造后左右側再熱汽溫出現嚴重偏差，對引起產生汽溫偏差的原因進行分析，并根據該鍋爐旋流燃燒器的布置及結構特點，通過改變燃燒器氣流旋流強度，結合OFA燃燒器中心風的調整，改變爐膛局部煙溫分布，從而達到了降低該鍋爐兩側再熱蒸汽溫度的偏差目的。

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

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

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

[3]黃新元．電站鍋爐運行與燃燒調整[M]．北京：中國電力出版社，2007．

[4]林宗虎，徐通模.實用鍋爐手冊[M].北京：化學工業(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，從事鍋爐燃燒調整研究工作。