鞠胤紅，曾祥昊，王夢(mèng)純

(1.黑龍江省電力科學(xué)研究院，哈爾濱 150030；2.大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司北京高井熱電廠，北京 100041)

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HG-420/13.7-YM3型鍋爐熱風(fēng)改乏氣送粉方式探討

鞠胤紅1，曾祥昊2，王夢(mèng)純1

(1.黑龍江省電力科學(xué)研究院，哈爾濱 150030；2.大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司北京高井熱電廠，北京 100041)

針對(duì)大唐雞西熱電有限責(zé)任公司HG-420/13.7-YM3型鍋爐低氮燃燒和脫硝改造后，運(yùn)行中出現(xiàn)三次風(fēng)率過(guò)大，導(dǎo)致NOx排放偏高及大渣含碳量高等問題，對(duì)現(xiàn)有的熱風(fēng)送粉系統(tǒng)引入乏氣送粉方式進(jìn)行可行性研究，通過(guò)理論計(jì)算，提出由制粉系統(tǒng)再循環(huán)進(jìn)行乏風(fēng)分流降低三次風(fēng)率改造方案，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，滿足鍋爐低NOx排放要求。

低氮燃燒；三次風(fēng)率；乏氣送粉

1 項(xiàng)目背景

大唐雞西熱電有限責(zé)任公司1號(hào)鍋爐在2014年進(jìn)行了低氮燃燒和脫硝改造，改后鍋爐運(yùn)行在保證爐膛出口氧量時(shí)，因三次風(fēng)率過(guò)大(低氮設(shè)計(jì)要求20%，實(shí)際38%)，導(dǎo)致四角二次風(fēng)及燃盡風(fēng)無(wú)法正常投入，各角二次風(fēng)門開度僅為10%～20%，致使NOx排放含量居高不下(600 mg/m3左右)，大渣含碳量較高(12%左右)，運(yùn)行中不能通過(guò)各層二次風(fēng)門開度進(jìn)行燃燒調(diào)整，降低了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，也不能滿足環(huán)保要求。

為保證鍋爐能夠進(jìn)行正常的燃燒調(diào)整，滿足鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型和低氮燃燒，擬將三次風(fēng)進(jìn)行分流，即將40%～60%的三次風(fēng)由兩套制粉系統(tǒng)的再循環(huán)管引出，作為一次風(fēng)取代原有的熱一次風(fēng)使用，使一次風(fēng)管由熱風(fēng)送粉改為乏氣送粉，這樣就可以將三次風(fēng)率由目前的38%降到20%左右。

2 設(shè)備概況

大唐雞西熱電有限責(zé)任公司1號(hào)鍋爐為HG-420/13.8-YM3型鍋爐，是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超高壓、帶一次中間再熱、自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉鍋爐。制粉系統(tǒng)為鋼球磨煤機(jī)中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，乏氣作為三次風(fēng)送入爐內(nèi)；送粉系統(tǒng)為熱風(fēng)送粉，燃燒器為四角布置切圓燃燒直流燃燒器。

3 改造計(jì)算

在保證現(xiàn)有的熱風(fēng)送粉管路系統(tǒng)不變的前提下，將部分制粉系統(tǒng)乏氣由兩套制粉再循環(huán)管引出，并入新安裝的乏氣風(fēng)箱中，再由乏氣聯(lián)箱引出8根與一次風(fēng)管直徑相同的鋼管連接到中、上層燃燒器對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)管上，使中、上層燃燒器輸粉介質(zhì)由熱風(fēng)全部或部分變?yōu)榉?，降低三次風(fēng)率，同時(shí)提高二次風(fēng)率，改善鍋爐的配風(fēng)狀況。

3.1 制粉通風(fēng)量測(cè)量

(1)

通過(guò)計(jì)算，DTM350/600-Ⅲ型鋼球磨煤機(jī)的最佳通風(fēng)量為128 500 m3/h。制粉系統(tǒng)的再循環(huán)風(fēng)量為42 000 m3/h，三次風(fēng)量為83 500 m3/h，兩套制粉系統(tǒng)的三次風(fēng)量為167 000 m3/h。

在鍋爐正常運(yùn)行期間，實(shí)測(cè)四根三次風(fēng)管風(fēng)速，風(fēng)管的平均流速為56 m/s，四根三次風(fēng)管的通流面積為0.849 6 m2，實(shí)測(cè)三次風(fēng)量為171 256 m3/h，三次風(fēng)率為38%。在低氮燃燒改進(jìn)設(shè)計(jì)中，三次風(fēng)率設(shè)計(jì)值為20%，實(shí)測(cè)三次風(fēng)率較低氮燃燒理想設(shè)計(jì)值高18%，導(dǎo)致運(yùn)行中二次風(fēng)率降低了18%，造成鍋爐無(wú)法進(jìn)行正常燃燒調(diào)整，使NOx排放高及鍋爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)惡化。

3.2 乏氣送粉風(fēng)量計(jì)算

熱風(fēng)送粉系統(tǒng)管道8根改為乏氣送粉，原一次風(fēng)管的規(guī)格為Ф450×10 mm，一次風(fēng)管的截面積為0.1452 m2，熱風(fēng)送粉改乏氣后：一次風(fēng)管風(fēng)速設(shè)計(jì)選為22 m/s(設(shè)計(jì)要求22～24 m/s)，乏氣溫度為60℃，則單根一次風(fēng)管的通風(fēng)量為11 640 m3/h，8根一次風(fēng)管的通風(fēng)量為93 100 m3/h。

再循環(huán)管的通風(fēng)量設(shè)計(jì)為42 800 m3/h，設(shè)計(jì)風(fēng)速為30 m/s，再循環(huán)風(fēng)管的規(guī)格為Ф720×5 mm，再循環(huán)風(fēng)速設(shè)計(jì)范圍為25～50 m/s，計(jì)算再循環(huán)允許最大通風(fēng)量為71 300 m3/h(按上限風(fēng)速計(jì)算)、最低通風(fēng)量為35 700 m3/h(按下限風(fēng)速計(jì)算)，再循環(huán)設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，單套制粉系統(tǒng)能抽出的送粉乏氣量為35 600 m3/h，兩套制粉系統(tǒng)能抽出的乏氣量為71 200 m3/h，能滿足6根一次風(fēng)管送粉需要，風(fēng)量不足部分由熱一次風(fēng)補(bǔ)充。若要滿足8根一次風(fēng)管全部采用乏氣送粉需要，實(shí)際運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)一步關(guān)小再循環(huán)，核算全乏氣送粉時(shí)再循環(huán)風(fēng)速為19 m/s，也滿足高于積粉風(fēng)速18 m/s設(shè)計(jì)要求。

一次風(fēng)采用乏氣送粉后，三次風(fēng)量由171 256 m3/h降到100 060 m3/h(引出71 300 m3/h)，三次風(fēng)率由38%降到22.2%，三次風(fēng)率略高于設(shè)計(jì)值20.46%。三次風(fēng)管風(fēng)速由56 m/s降低到32.7 m/s，三次風(fēng)噴口風(fēng)速為43 m/s，與三次風(fēng)噴口設(shè)計(jì)風(fēng)速相同。

三次風(fēng)阻力計(jì)算利用公式(2)進(jìn)行計(jì)算：

(2)

通過(guò)計(jì)算，在三次風(fēng)速實(shí)際為56 m/s時(shí)，三次風(fēng)的阻力為2 330 Pa；在采用乏氣送風(fēng)后，三次風(fēng)管風(fēng)速為32.7 m/s時(shí)，三次風(fēng)的阻力為980 Pa。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算

系統(tǒng)由乏氣引出管、乏氣風(fēng)箱等組成。乏氣引出管由兩側(cè)再循環(huán)管引出，通風(fēng)量單側(cè)要滿足4根一次風(fēng)管的全乏氣送粉需要，乏氣抽出流量應(yīng)為46 560 m3/h，按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推薦乏氣再循環(huán)風(fēng)速為25～45 m/s，為了降低阻力選擇乏氣流速為26 m/s，乏氣引出管直徑為0.7897 m，選擇乏氣引出管直徑為Ф800×5 mm。

乏氣風(fēng)箱根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置要求，采用兩側(cè)進(jìn)氣，風(fēng)箱的通風(fēng)量滿足8根一次風(fēng)管風(fēng)量要求，即風(fēng)箱的單側(cè)通風(fēng)量為46 560 m3/h，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推薦風(fēng)箱風(fēng)速為15～25 m/s，通風(fēng)速度選取為18 m/s，風(fēng)箱的直徑為0.967 m，選擇風(fēng)箱直徑為Ф1 000×5 mm，乏氣風(fēng)箱長(zhǎng)度8.1 m，風(fēng)箱內(nèi)風(fēng)壓為2 500～3 000 Pa，乏氣風(fēng)箱的兩側(cè)各安裝一個(gè)直徑為Ф500 mm的防爆門，風(fēng)箱中部安裝一臺(tái)壓力變送器。另外，為了防止乏氣風(fēng)箱底部積粉，在風(fēng)箱下部?jī)蓚?cè)各安裝一支壓縮空氣吹掃管，定期進(jìn)行吹掃。

4.2 系統(tǒng)布置

在兩套制粉再循環(huán)管入口垂直段用相同管徑(Ф720×5 mm)引出，并在乏氣引出管的垂直段上安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥(DN700)，在電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥后乏氣管道保持20°傾角接入乏氣風(fēng)箱(Ф1 000×5 mm)一端，乏氣管道與乏氣風(fēng)箱之間用大小頭連接。在乏氣風(fēng)箱上部引出8根Ф450×5 mm乏氣風(fēng)管，兩根風(fēng)管之間相距800 mm，8根乏氣風(fēng)管與水平夾角要求在65°以上，在每根乏氣管道上安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥(DN400)，8根乏氣管道中的4根連接到中層燃燒器對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)管上，另外4根連接到上層燃燒器對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)管上，使中、上層燃燒器輸粉介質(zhì)由熱風(fēng)全部或部分變?yōu)榉狻７夤艿涝诨旌掀髑? m處匯入一次風(fēng)管。為保證乏氣送粉系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，使運(yùn)行人員直觀監(jiān)視煤粉氣流速度和溫度，將風(fēng)速檢測(cè)探頭安裝位置改在煤粉混合器后10 m處，探頭改為耐磨防堵靠背管，溫度測(cè)點(diǎn)改為帶防磨套的熱電阻，同時(shí)增加自動(dòng)吹掃功能。

根據(jù)此次乏氣送粉系統(tǒng)改造需要，熱控系統(tǒng)要增加10個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥、8只測(cè)溫?zé)犭娮琛?臺(tái)風(fēng)壓變送器。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)大唐雞西熱電有限責(zé)任公司1號(hào)鍋爐低氮改造后，因三次風(fēng)率過(guò)大導(dǎo)致NOx排放偏高及大渣含碳量高等問題，通過(guò)改造，在保證現(xiàn)有的熱風(fēng)送粉系統(tǒng)管道不變的前提下，部分制粉乏氣由再循環(huán)管引出，將三次風(fēng)進(jìn)行分流作為一次風(fēng)，由熱風(fēng)送粉改為乏氣送粉，可將三次風(fēng)率由38%降到低氮設(shè)計(jì)20%的要求，提高了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，也滿足環(huán)保排放要求。

Discussion on the mode transformation from hot-air to exhaust-deliver-powder of HG-420/13.7-YM3 boiler

JU Yin-hong1, ZENG Xiang-hao2, WANG Meng-chun1

(1. Heilongjiang Electric Power Research Institute, Harbin 150030, China; 2. Gaojing Thermal Power Plant, Datang International Power Generation Co., Ltd., Beijing 100041, China)

After the low nitrogen combustion and denitrification transformation of HG-420/13.7-YM3 boiler in Datang Jixi Thermal Power Co., Ltd., tertiary wind rate is too high during the operation, which leads to the high NOx emission and the high carbon content of slag. The feasibility study of the existing hot air delivery system is introduced. Through the theoretical calculation, it is proposed to reduce tertiary wind rate by the milling system to improve the economy of the boiler operation and meet the requirements on low NOx emission of boilers.

Low nitrogen combustion; Tertiary wind rate; Exhaust deliver powder

2016-12-20

鞠胤紅(1964-)，男，學(xué)士，高級(jí)工程師。

TK227

A

1674-8646(2017)04-0118-02