河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司 王冠軍

燃煤鍋爐脫硝改造影響汽溫波動原因分析

河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司 王冠軍

本文以河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司2號鍋爐脫硝改造后存在主再熱汽溫偏低和過熱器管壁超溫問題，進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的調(diào)整措施，調(diào)整后經(jīng)實際運(yùn)行問題得以解決。

鍋爐；脫銷改造；汽溫

0 引言

河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司積極響應(yīng)國家對于大氣污染防治的環(huán)保新政、履行央企社會責(zé)任，率先對2號鍋爐進(jìn)行了低氮燃燒器的改造和增加SCR脫硝裝置，以降低NOx排放量，改造達(dá)到了預(yù)期效果，但是也帶來了鍋爐主再熱汽溫低溫的和過熱器管壁易超溫的新問題。本文針對此問題進(jìn)行了深入原因分析并提出運(yùn)行調(diào)整措施，使得該問題得以解決。

1 鍋爐設(shè)備簡介

河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司2號爐采用上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-2008/17.47-M903亞臨界控制循環(huán)、一次中再熱燃煤鍋爐。爐膛上部布置了分隔屏、后屏過熱器及屏式再熱器，前墻及兩側(cè)墻前部均設(shè)有墻式輻射再熱器，水平煙道由水冷壁延伸部分和后煙井延伸部分組成，內(nèi)部布置有末級再熱器和末級過熱器，后煙井內(nèi)設(shè)有低溫過熱器和省煤器。

鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配有六臺ZGM113N(MPS225)中速磨煤機(jī)。燃燒器四角布置，切向燃燒，采用濃淡分離寬調(diào)節(jié)比（WR）煤粉噴嘴，在一次風(fēng)噴口周圍布置有周界風(fēng)。為降低四角切向燃燒引起的爐膛出口及水平煙道中煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)造成的煙氣側(cè)的屏間熱偏差，采用同心反切加燃盡風(fēng)（OFA）和部分消旋二次風(fēng)，使?fàn)t內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度具有一定的可調(diào)性。在進(jìn)行低氮主燃燒器改造后，在主燃燒器上方增加2個（6層）高位燃盡風(fēng)SOFA噴口，在每個噴燃器上下各增加一層CCOFA風(fēng)，這樣形成主燃燒區(qū)缺氧燃燒，中間還原脫氮區(qū)，上層SOFA風(fēng)燃盡區(qū)。

2 脫硝改造后鍋爐運(yùn)行存在的問題及原因分析

2號機(jī)組SCR脫硝裝置及低氮燃燒器改造后，降負(fù)荷時，主汽溫可低至500℃、再熱汽溫可低至470℃，分隔屏及后屏過熱器出現(xiàn)管壁大面積超溫20℃以上，直接威脅鍋爐和汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。根據(jù)影響鍋爐汽溫調(diào)整的因素及運(yùn)行經(jīng)驗，分析2號爐汽溫調(diào)整困難的原因有以下幾點(diǎn)。

2.1 配風(fēng)方式變化的影響

2號爐進(jìn)行低氮燃燒器改造后，增加了上層SOFA風(fēng)及CCOFA風(fēng)，配風(fēng)方式變化較大，對汽溫影響較大，尤其在低負(fù)荷時，SOFA風(fēng)門開度很大，在400MW以下負(fù)荷，SOFA風(fēng)門能開到70%左右，而噴燃器二次風(fēng)門開度僅為5%，引起再熱汽溫過低。

2.2 升降負(fù)荷及擺角位置影響

在450MW連續(xù)降負(fù)荷至400MW，350MW連續(xù)升負(fù)荷至400MW這兩個負(fù)荷段，若燃燒器擺角在高位（70%）以上，后屏過熱器管壁會大面積超溫，而且溫度上升速度快，具體原因為：降負(fù)荷時蒸汽流量減小，帶不走過多熱量，升負(fù)荷時主汽壓力下降過快，煤量過調(diào)嚴(yán)重，使后屏過熱器管壁超溫。

正常調(diào)整時少量擺角操作對汽溫調(diào)節(jié)影響不明顯，具體原因為燃燒器改造后燃燒器總高度延伸，火焰中心由原來的近圓變?yōu)闄E圓形，少量的擺角操作沒有實質(zhì)作用，至少操作10%以上時才會對燃燒產(chǎn)生影響。

2.3 鍋爐結(jié)焦特性變化的影響

低氮燃燒器改造后，鍋爐的溫度場分布發(fā)生了較大變化，主要表現(xiàn)在燃燒延遲，火焰中心上升，主燃區(qū)溫度下降，水冷壁結(jié)渣減輕，爐膛吸熱增強(qiáng)，爐膛出口煙溫降低，過熱器，再熱器溫度下降[1]，如果水冷壁保持每天吹灰的話，更加劇了水冷壁的吸熱，使得主再熱汽溫過低。另外，當(dāng)出現(xiàn)分隔屏后屏溫度高，再熱器出口溫度高，易超溫時應(yīng)及時加吹分割屏吹灰，平時巡檢時應(yīng)多注意受熱面結(jié)焦情況，根據(jù)實際情況進(jìn)行爐膛吹灰。

2.4 低負(fù)荷時鍋爐抗擾動能力差

在機(jī)組負(fù)荷低于350MW時，AGC指令的輕微變化就有可能引起主再熱汽溫的劇變，這與機(jī)組協(xié)調(diào)的過調(diào)量有很大關(guān)系，也與低負(fù)荷時氧量曲線有關(guān)系，在升降負(fù)荷或是負(fù)荷頻繁波動時要加強(qiáng)對汽溫的監(jiān)視，防止超溫；

2.5 制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響

當(dāng)制粉系統(tǒng)需要隔層燃燒或者是下四層磨運(yùn)行時，火焰中心下降導(dǎo)致主再熱汽溫較低，而且左右兩側(cè)會出現(xiàn)偏差，可以通過調(diào)整停運(yùn)磨煤機(jī)出口門來糾正，無效果時通過設(shè)置上層SOFA風(fēng)門負(fù)偏置來進(jìn)行調(diào)整。

3 2號爐汽溫調(diào)整經(jīng)驗及采取措施

針對上述原因分析及運(yùn)行經(jīng)驗，執(zhí)行以下措施：

（1）根據(jù)機(jī)組所帶負(fù)荷情況減少水冷壁吹灰頻次，非連續(xù)大負(fù)荷期間水冷壁吹灰每天減少2組，使水冷壁保持一定的臟污系數(shù)，再熱汽溫提高10℃以上；

（2）降負(fù)荷過程中設(shè)置上層SOFA風(fēng)門負(fù)偏置，設(shè)置量度參考NOX生成量，當(dāng)SCR入口NOX含量升高到280 mg/m3以上時適當(dāng)減小負(fù)偏置，避免出現(xiàn)SCR噴氨調(diào)門調(diào)節(jié)發(fā)散，嚴(yán)禁全關(guān)SOFA風(fēng)擋板；

（3）降負(fù)荷過程中提前停運(yùn)底層的21磨煤機(jī)，保持中間4臺磨煤機(jī)運(yùn)行，使?fàn)t膛燃燒集中并且火焰中心上移，根據(jù)兩側(cè)汽溫偏差情況調(diào)整備用磨煤機(jī)出口門；

（4）修改低負(fù)荷鍋爐氧量曲線，兼顧NOx生成量和飛灰含碳量的前提下，將低負(fù)荷氧量曲線由5.0降至4.3，減少入爐風(fēng)量150t/h左右。

4 結(jié)論

通過上述調(diào)整措施，2號機(jī)主再熱汽溫偏低情況得到解決，同時也避免了過熱器管壁大面積超溫，各個負(fù)荷工況下，鍋爐主汽溫可保持540℃、再熱汽溫可保持在520℃以上運(yùn)行。主再熱汽溫提高均按15℃計算，折算成煤耗約為1.58g/kwh[2]；同時，這些調(diào)整措施為1號機(jī)組脫硝改造完成后鍋爐汽溫的調(diào)整提供了經(jīng)驗，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

[1]肖琨，高明，烏曉江等.空氣分級低氮燃燒改造技術(shù)對鍋爐汽溫特性影響研究[J].鍋爐技術(shù).2012,5:62-65.

[2]武慶源,沙振,裴廣會,等.汽輪機(jī)進(jìn)汽初溫變化對機(jī)組煤耗率影響的通用性分析[C].全國火電600mw級機(jī)組能效對標(biāo)及競賽年會.2012.