利港电厂 2×350mw 机组锅炉低氮燃烧改造 及其对锅炉运行的影响
DESCRIPTION
利港电厂 2×350MW 机组锅炉低氮燃烧改造 及其对锅炉运行的影响. 江苏利港电力有限公司 陈愚 2009 年 7 月 9 日. 目 录. 利港项目及锅炉的基本情况 改造前基础试验结果 改造方案和改造目标的确定 美国 ABT 公司的低氮燃烧改造方案和结果 低氮燃烧改造后的优化调整 其它因素对低氮燃烧系统的影响 低氮燃烧系统对锅炉结焦的影响和对策 结束语. 1 利港项目及锅炉的基本情况. 1.1 项目的基本情况 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
利港电厂利港电厂 2×350MW2×350MW 机组锅炉低氮燃烧改造机组锅炉低氮燃烧改造及其对锅炉运行的影响及其对锅炉运行的影响
利港电厂利港电厂 2×350MW2×350MW 机组锅炉低氮燃烧改造机组锅炉低氮燃烧改造及其对锅炉运行的影响及其对锅炉运行的影响
江苏利港电力有限公司 陈愚
2009 年 7 月 9 日
江苏利港电力有限公司 陈愚
2009 年 7 月 9 日
目 录目 录 利港项目及锅炉的基本情况利港项目及锅炉的基本情况 改造前基础试验结果改造前基础试验结果 改造方案和改造目标的确定改造方案和改造目标的确定 美国美国 ABTABT 公司的低氮燃烧改造方案和结果公司的低氮燃烧改造方案和结果 低氮燃烧改造后的优化调整低氮燃烧改造后的优化调整 其它因素对低氮燃烧系统的影响其它因素对低氮燃烧系统的影响 低氮燃烧系统对锅炉结焦的影响和对策低氮燃烧系统对锅炉结焦的影响和对策 结束语结束语
1 1 利港项目及锅炉的基本情况利港项目及锅炉的基本情况
1.1 1.1 项目的基本情况项目的基本情况 ★ ★ 江苏利港电厂一期两台江苏利港电厂一期两台 350 MW350 MW 机组配套的锅炉机组配套的锅炉
是由美国福斯特惠勒公司（是由美国福斯特惠勒公司（ Foster wheelerFoster wheeler ）设计、）设计、西班牙西班牙 GDVGDV 公司生产的亚临界自然循环汽包锅炉，公司生产的亚临界自然循环汽包锅炉，分别于分别于 19931993 年年 55 月和月和 1212 月正式投产。 月正式投产。
★ ★ 实际运行情况表明两台锅炉的氮氧化物排放水平实际运行情况表明两台锅炉的氮氧化物排放水平很高，一般在很高，一般在 890-1190 mg/Nm3890-1190 mg/Nm3 之间 。之间 。
★ ★ 20052005 年，利港电厂在年，利港电厂在 #1#1 炉上进行了低炉上进行了低 NOXNOX 燃烧燃烧系统改造工作，系统改造工作， 20072007 年又对年又对 #2#2 炉进行了燃烧系统炉进行了燃烧系统改造。改造。
1.2 1.2 锅炉的基本情况锅炉的基本情况 ★ ★ 利港电厂＃利港电厂＃ 11 、、 22 锅炉是上世纪锅炉是上世纪 8080 年代后期产品。为年代后期产品。为
ππ 型布置、前墙燃烧、亚临界、单汽包自然循环、一次中型布置、前墙燃烧、亚临界、单汽包自然循环、一次中间再热、固态排渣煤粉炉。锅炉结构紧凑，炉膛容积较小，间再热、固态排渣煤粉炉。锅炉结构紧凑，炉膛容积较小，因而燃烧器区域断面热负荷和炉膛容积热负荷均较高。因而燃烧器区域断面热负荷和炉膛容积热负荷均较高。
★ ★ 锅炉采用旋流式燃烧器，锅炉采用旋流式燃烧器， 1616 只风量可调型双调风煤粉只风量可调型双调风煤粉燃烧器集中布置在前墙，每层燃烧器集中布置在前墙，每层 44 只分四层布置在炉前大风只分四层布置在炉前大风箱之内。箱之内。 AA 、、 BB 、、 CC 、、 DD 四层燃烧器各对应一台磨煤机 。四层燃烧器各对应一台磨煤机 。因此单只燃烧器的热功率相对较大，除引起炉膛出口烟气因此单只燃烧器的热功率相对较大，除引起炉膛出口烟气温度分布不均外，也造成锅炉燃烧排放的烟气中氮氧化物温度分布不均外，也造成锅炉燃烧排放的烟气中氮氧化物（简称（简称 NOXNOX ）水平较高。因此单只燃烧器的热功率相对）水平较高。因此单只燃烧器的热功率相对较大，除引起炉膛出口烟气温度分布不均外，也造成锅炉较大，除引起炉膛出口烟气温度分布不均外，也造成锅炉燃烧排放的烟气中氮氧化物（简称燃烧排放的烟气中氮氧化物（简称 NOXNOX ）水平较高。）水平较高。
2 2 改造前基础试验结果改造前基础试验结果2 2 改造前基础试验结果改造前基础试验结果
139.5139.5140.3
140.3140.5140.5138.138.139.1139.1125.0125.0119.
1119.
1℃℃排烟温度排烟温度
6.626.628.188.184.434.435.585.588.278.279.269.267.787.78%%飞灰含碳飞灰含碳
3.673.673.533.533.823.823.693.693.623.623.603.603.173.17%%氧容积分数氧容积分数
16 16 18 18 12 12 15 15 21 21 3 3 0 0 ml/m3ml/m3COCO
1397 1397 1258 1258 1336 1336 1382
1382 1611 1611 1140 1140 903 903 mg/Nm3mg/Nm3NOxNOx
四组合平均四组合平均BCDBCDACDACDABDABDABCABCBCDBCDACDACD
#2炉#2炉#1炉#1炉单位单位 项 目 项 目
表 2 改造前基础试验数据汇总表 2 改造前基础试验数据汇总
从基础试验的结果看锅炉具有燃烧稳定， NOx 排放水平高，飞灰含碳量（撞击取样）较低，排烟温度偏高的特点
尽可能减少改造对现有设备系统的影响，保持锅炉性能基尽可能减少改造对现有设备系统的影响，保持锅炉性能基本不变；本不变；
锅炉的效率基本不变，飞灰含碳量的增加不超过基础试验锅炉的效率基本不变，飞灰含碳量的增加不超过基础试验值的值的 20%20%；；
锅炉蒸发量，主、再汽温，及原有的控制方式基本不变；锅炉蒸发量，主、再汽温，及原有的控制方式基本不变； 减温水量不超出现有的出力；减温水量不超出现有的出力； 保持燃烧的稳定和防止高温腐蚀；保持燃烧的稳定和防止高温腐蚀； 主要辅机的运行方式和参数不变；主要辅机的运行方式和参数不变； 任何三台磨煤机运行工况下任何三台磨煤机运行工况下 NOxNOx排放浓度小于排放浓度小于 400 mg/N400 mg/N
m3m3 ，（，（ 6 %O26 %O2 ）；）； 通过改造减少烟温偏差，改善再热器部分管排超温状况。通过改造减少烟温偏差，改善再热器部分管排超温状况。
3 3 改造方案和改造目标的确定改造方案和改造目标的确定
4 4 美国美国 ABTABT 公司的低氮燃烧改造方案和结果公司的低氮燃烧改造方案和结果
改造方案改造方案 在保留原来墙式燃烧方式的基础上，采用新型的低在保留原来墙式燃烧方式的基础上，采用新型的低 NN
OxOx燃烧器，增加燃烬风（燃烧器，增加燃烬风（ OFAOFA ）喷口。）喷口。• 更换燃烧稳定的新型低氮燃烧器更换燃烧稳定的新型低氮燃烧器• 增加燃烬风（增加燃烬风（ OFAOFA ），并对整个二次风箱的流），并对整个二次风箱的流场进行分析和优化场进行分析和优化
• 考虑了防止高温腐蚀的措施，并对炉膛的燃烧考虑了防止高温腐蚀的措施，并对炉膛的燃烧过程进行分析过程进行分析
图 1 燃烧器区域布置图
改造内容改造内容
更换更换 1616 只只 Opti-FlowTMOpti-FlowTM 低低 NOxNOx高稳定性燃烧器，高稳定性燃烧器，增加流量可调的内二次风挡板（增加流量可调的内二次风挡板（ #2#2 炉改造中，还增炉改造中，还增加了流量可单独调整的内直吹二次风）加了流量可单独调整的内直吹二次风）
燃烧器进口段由蜗壳式改成平背弯管直喷方式燃烧器进口段由蜗壳式改成平背弯管直喷方式 保留原风量套筒挡板和外调风器保留原风量套筒挡板和外调风器 煤粉管道加装平衡阀以调节一次风粉流量使之均衡煤粉管道加装平衡阀以调节一次风粉流量使之均衡 对二次风箱进行对二次风箱进行 CFDCFD 分析的基础上，通过加装导流分析的基础上，通过加装导流板和多孔均流板等，改善二次风箱内的流场分布，板和多孔均流板等，改善二次风箱内的流场分布，合理设置合理设置 OFAOFA 风道风箱风道风箱
增加增加 44 只电动可调，带流量测量的只电动可调，带流量测量的 OFAOFA喷口，增加喷口，增加22 只手动的带流量测量的防止高温腐蚀的只手动的带流量测量的防止高温腐蚀的 WING POWING PORTRT 喷口 喷口
图图 2 Opti-FlowTM 2 Opti-FlowTM 喷燃器结构图喷燃器结构图
改造后调整试验结果改造后调整试验结果
注：飞灰为撞击式灰样。注：飞灰为撞击式灰样。 #2#2炉是改造后第一阶段调整试验值炉是改造后第一阶段调整试验值 ,,不是最终数据不是最终数据
13.2413.2416.816.87.417.4113.113.115.615.613.6113.6116.616.611.311.3%%飞灰含碳飞灰含碳
2.992.993.473.472.862.862.72.72.942.943.233.233.883.883.743.74%%氧容积分数氧容积分数
6666136136313170.370.32828656580803333ml/mml/m33COCO
401401365365387387403403450450410410324324414414mg/Nmmg/Nm33NOxNOx
四种组四种组合平均合平均
BCBCDD
ACDACDABDABDABCABC四种组四种组合平均合平均BCDBCDACDACD
#2#2炉炉#1#1炉炉单位单位组组 合合
表表 3 3 低低 NOxNOx 燃烧后调整试验数据汇总燃烧后调整试验数据汇总
（（ 11 ）燃烧器调整）燃烧器调整（（ 11 ）燃烧器调整）燃烧器调整
内二次风调整内二次风调整 外二次风（外调风器）调整外二次风（外调风器）调整 调风器风量套筒调整调风器风量套筒调整
5 5 低氮燃烧改造后的优化调整低氮燃烧改造后的优化调整5 5 低氮燃烧改造后的优化调整低氮燃烧改造后的优化调整
（（ 22 ） ） OFAOFA 调整调整 OFAOFA 风量占总风量比例对风量占总风量比例对 NOxNOx 的影响的影响
图3 #1炉 OFA NOx风比例与 关系曲线
y = 2. 4159x2 - 52. 34x + 576. 19
y = 6. 9552x2 - 101. 7x + 763. 26
250
300
350
400
450
500
4 8 12OFA/总风(%)
NOx(mg/ Nm3)
BCD磨方式 ABC磨方式
图4 #2炉 OFA NOx风比例与 关系曲线
y = -0. 0126x2 - 2. 8839x + 369. 88
y = 0. 2097x2 - 7. 2847x + 433. 92
300
350
400
450
6. 00 10. 00 14. 00OFA/总风(%)
NOx(mg/ Nm3)
BCD磨方式 ABC磨方式
• OFAOFA 风量对飞灰含碳量的影响风量对飞灰含碳量的影响
5 OFA图 风比例与飞灰关系曲线
y = -0. 1467x2 + 1. 8134x + 1. 686
y = 0. 0394x2 - 0. 9076x + 8. 85573. 00
5. 00
7. 00
5 7 9 11 13 15 17OFA/总风(%)
(%)飞灰含碳
#1 ABC炉 磨方式 #2 ABC炉 磨方式
• OFAOFA 调整对烟温偏差的影响调整对烟温偏差的影响
图6 #1、2炉 改造前再热器管壁温度分布
440
480
520
560
600
640
1 5 9 13
17
21
25
29
33
37
41
45
49
53
B侧 再热器管壁温测点 A侧
℃再热器管壁温
ABC磨方式
BCD磨方式
图7 #1炉改造后再热器管壁温度分布
440
480
520
560
600
6401 5 9 13
17
21
25
29
33
37
41
45
49
53
B侧 再热器管壁温测点 A侧
再热器管壁温℃
ABC磨方式
BCD磨方式
8 #1图 炉改造后再热器管壁温度分布对应OFA风量
10
20
30
40
50
1 2 3 4
B侧 OFA喷口位置 A侧
OFA
t/h
风量
ABC磨方式BCD磨方式
（（ 33 ）含氧量的调整 ）含氧量的调整
燃烧系统改造后氧量变化对燃烧系统改造后氧量变化对 NOxNOx的影响并没有方的影响并没有方向性的变化，但由于向性的变化，但由于 NOxNOx基数变小，影响的相对基数变小，影响的相对变化有较大增长。从图变化有较大增长。从图 44 的氧量与的氧量与 NOxNOx 关系曲线关系曲线可以看出，氧量同样从可以看出，氧量同样从 3%3%增加到增加到 4.2%4.2%，改造前，改造前NOxNOx 仅增加了仅增加了 3%3%，改造后，改造后 ACDACD 和和 BCDBCD二种磨组二种磨组合方式下的合方式下的 NOxNOx增幅分别达到增幅分别达到 10%10%和和 20%20%，火，火焰中心越远离焰中心越远离 OFAOFA喷口则影响幅度越大。喷口则影响幅度越大。
6 6 其它因素对低氮燃烧系统的影响其它因素对低氮燃烧系统的影响
（（ 11 ）对磨煤机组合的影响）对磨煤机组合的影响• 对对 NOxNOx的影响的影响• 对飞灰含碳量的影响对飞灰含碳量的影响• 磨煤机组合方式对总风量优化的影响磨煤机组合方式对总风量优化的影响
（（ 22 ）煤种对）煤种对 NOxNOx 和飞灰含碳量的影响和飞灰含碳量的影响• 准格尔混煤配神华煤时的锅炉飞灰含碳最小，满负荷下飞准格尔混煤配神华煤时的锅炉飞灰含碳最小，满负荷下飞
灰灰 3.19%3.19%• 大友煤的着火和燃烬性能最差，飞灰含碳最大，满负荷下大友煤的着火和燃烬性能最差，飞灰含碳最大，满负荷下
飞灰飞灰 11.3%11.3%• 全烧准格尔混煤时也很好，但比准格尔煤配神华煤时稍差全烧准格尔混煤时也很好，但比准格尔煤配神华煤时稍差• 全烧大友煤时，锅炉着火、燃烧目视情况良好，但飞灰含全烧大友煤时，锅炉着火、燃烧目视情况良好，但飞灰含
碳量较高。总风量偏大对降低飞灰含碳量有利。碳量较高。总风量偏大对降低飞灰含碳量有利。
注注 ::氧量值是实测，但测点少，无法和氧量值是实测，但测点少，无法和 DCSDCS 显示进行对比。显示进行对比。 NOxNOx和和 COCO 是是 CEMSCEMS上的显示，仅能表示相对值。上的显示，仅能表示相对值。
18418470.270.2140140444414214230330311112752756767ml/mml/m33COCO
252252259259252252183183177177178178234234221221233233mg/Nmmg/Nm33NOxNOx91.7991.7991.5591.5591.0291.0291.9591.9591.5491.5491.6891.6892.3992.3992.2292.2292.292.2%%锅炉效率锅炉效率
9.99.9101014143.93.95.65.64.94.92.32.3443.23.2%%飞灰含碳飞灰含碳145145146146145145145145146146146146144144144144145145℃℃BB侧排烟温侧排烟温136136137137136136142142139139138138137137137137136136℃℃AA侧排烟温侧排烟温3.153.153.33.32.72.73.583.583.043.043.553.553.833.832.752.753.083.08%%实测氧量实测氧量 BB3.763.762.942.942.862.862.912.912.232.232.682.683.753.753.13.13.563.56%%实测氧量实测氧量 AA
119011901230123012101210121012101160116011801180121012101150115011801180t/ht/h总风量总风量350MW350MW350MW350MW350MW350MW
ACDACD磨全烧大友煤磨全烧大友煤ACDACD磨全烧准混煤磨全烧准混煤ACAC磨准混煤，磨准混煤， DD磨神华煤磨神华煤单位单位项目项目
表表 6 #16 #1炉改造后不同煤种下的炉效试验炉改造后不同煤种下的炉效试验
在相同的磨煤机运行方式下，且配风基本相同时，因为煤着火和燃烧特性不同， NOx 排放量也不同。大友煤的着火和燃烬性能最差， NOx 排放量也最大。
不同煤种下的炉效试验结果
7 7 低氮燃烧系统对锅炉结焦的影响和对策低氮燃烧系统对锅炉结焦的影响和对策
3.033.033803803.663.6690904.124.1280803.653.65380380BCDBCD
3.453.453803803.353.3590903.343.3480804.674.67380380ACD ACD 第三次调第三次调
2.662.663803803.983.981301305.335.331301304.364.36380380BCDBCD
3.943.943803804.534.531301304.994.991301307.047.04380380ACDACD第二次调第二次调
3.443.443803803.563.5690905.35.390904.64.6380380BCDBCD
4.074.073803803.873.8790903.733.7390904.084.08380380ACDACD第一次调第一次调
3.593.593803802.322.3240404440405.815.81380380ACDACD改造后改造后
对应对应氧量氧量 %%
调风器调风器开度开度mmmm
对应对应氧量氧量 %%
调风器调风器开度开度mmmm
对应氧对应氧量量%%
调风器调风器开度开度mmmm
对应对应氧量氧量 %%
调风器调风器开度开度mmmm
磨磨方式方式项目项目
#4#4 燃烧器燃烧器#3#3 燃烧器燃烧器#2#2 燃烧器燃烧器#1#1 燃烧器燃烧器
表表 77：： #1#1 炉改造后几次调整后的氧量分布测量 炉改造后几次调整后的氧量分布测量
8 8 结束语结束语• 对于氮氧化物排放浓度较高的大型烟煤锅炉进行燃烧系对于氮氧化物排放浓度较高的大型烟煤锅炉进行燃烧系
统改造，可以达到统改造，可以达到 NOxNOx 排放标准的三时段要求，经济合排放标准的三时段要求，经济合理。理。
• 采用采用 ABTABT 的低氮燃烧器加空气分级燃烧的方案，的低氮燃烧器加空气分级燃烧的方案， NOxNOx排放浓度的降低和飞灰含碳量的增加是相互制约的，必排放浓度的降低和飞灰含碳量的增加是相互制约的，必须兼顾二者的平衡。须兼顾二者的平衡。
• 改造后的燃烧系统必须仔细调整和优化，兼顾降低改造后的燃烧系统必须仔细调整和优化，兼顾降低 NOxNOx排放浓度、遏制飞灰含碳量增加和防止锅炉结焦三个方排放浓度、遏制飞灰含碳量增加和防止锅炉结焦三个方面。面。
• 前墙燃烧的煤粉锅炉的前墙燃烧的煤粉锅炉的 NOxNOx 排放浓度和飞灰含碳量受磨排放浓度和飞灰含碳量受磨煤机组合的影响较大，在运行时要尽量采用较优组合方煤机组合的影响较大，在运行时要尽量采用较优组合方式。式。
• 改造后，锅炉结焦倾向有所增加，除了配合调整各侧翼改造后，锅炉结焦倾向有所增加，除了配合调整各侧翼风边界风口以外，应注重二次风调风器的调整，以达到风边界风口以外，应注重二次风调风器的调整，以达到断面氧容积分数的基本均衡。断面氧容积分数的基本均衡。
谢 谢谢 谢Thank YouThank You