670 MW超临界对冲燃烧直流锅炉低氮改造技术探讨.pdf
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1、现 代 制 造 技 术 与 装 备1522023 年第 9 期总第 322 期670 MW 超临界对冲燃烧直流锅炉低氮改造技术探讨谢建斌(国能(泉州)热电有限公司,泉州 362804)摘要:国能(泉州)热电有限公司在2015年对#3锅炉进行低氮改造,对比同工况下未进行改造的#4炉,选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)入口 NOx降低 100 mgNm-3以上,效果显著。但是,按分级燃烧原理改造后的锅炉存在水冷壁高温腐蚀、锅炉受热面易结焦、燃烧不充分等问题。针对存在的问题,公司采取了一系列应对措施,取得了良好效果。关键词:超临界直流炉;低氮改造;高
2、温腐蚀;结焦Discussion on Low Nitrogen Transformation Technology of 670 MW Supercritical Hedging Combustion DC BoilerXIE Jianbin(CHN Energy(Quanzhou)Thermal Power Co.,Ltd.,Quanzhou 362804)Abstract:CHN Energy(Quanzhou)Thermal Power Co.,Ltd.carried out low-nitrogen transformation of#3 boiler in 2015,which w
3、as not carried out under the same working conditions.The modified#4 furnace,Selective Catalytic Reduction(SCR)inlet NOx reduced by more than 100 mgNm-3,the effect is remarkable,but according to the principle of“graded combustion”the transformed boiler has problems such as high temperature corrosion
4、of water wall,easy coking of the boiler heating surface,insufficient combustion,etc.,the company has taken a series of countermeasures and achieved good results.Keywords:supercritical once-through furnace;low-nitrogen retrofit;high-temperature corrosion;coking为满足国家节能减排、超低排放要求,国能(泉州)热电有限公司(以下简称公司)在 2
5、015 年底对#3 锅炉进行低氮改造,效果明显。但是,采用分级燃烧原理改造后的锅炉出现了水冷壁高温腐蚀、锅炉受热面易结焦以及飞灰底渣含碳量高等问题。针对出现的问题,从低氮改造的结构原理出发进行分析探讨,结合运行实际,采取有效的应对措施,避免损坏锅炉设备,提高锅炉运行的经济性。1设备及原理概况1.1设备介绍公司二期#3、#4 锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产,为超临界参数直流式、变压运行、前后墙对冲燃烧、一次再热、单炉膛、平衡通风、露天全钢构架布置、固态排渣、全悬吊结构型锅炉。锅炉燃烧方式为前后墙对冲燃烧,等离子装置点火,前后墙各布置 3 层低 NOx轴向旋流燃烧器(LNASB),每层各有 5
6、 只,对应 1 台制粉系统,共 30 只燃烧器、6 台制粉系统。在最上层煤粉燃烧器上方,前后及左右侧墙各布置 1 层燃尽风口。燃尽风口具有一定的旋流强度,其中前后墙各布置 5 只,左右墙各布置 3 只,共 16 只燃尽风口,主要用来补充燃烧后期所需的空气,同时实现分级燃烧,降低炉内平均温度,并减少NOx的生成。1.2煤粉燃烧过程煤粉的燃烧过程可分为 4 个阶段,分别为预热干燥阶段、挥发分析出着火阶段、燃烧阶段以及燃尽阶段1。预热干燥阶段主要是蒸发出煤中水分。这个阶段燃料不但不能发热,而且要大量吸收炉膛烟气中的热量。挥发分析出着火阶段主要是煤中所含的高分子碳氢化合物吸热进行热分解,分解出一种混合
7、可燃气体,即挥发分。挥发分一经析出,便立即着火。燃烧阶段包括挥发分和焦炭的燃烧。挥发分燃烧放出大量热,为焦炭燃烧提供温度条件。焦炭燃烧需要大量氧气,以满足燃烧的需要,从而放出大量热,使温度急剧上升,以保证燃料燃烧反应所需的温度条件。燃尽阶段主要是残余的焦炭最后燃尽成为灰渣。因为残余的焦炭常被灰分和烟气包围,空气很难与之接触,故燃尽阶段的燃烧反应十分缓慢,易造成不完全燃烧 损失。2原因分析对比改造前后,#3 锅炉结构变化主要有以下两点:一是将原来的低 NOx轴向旋流燃烧器(LNSB)更换为 HBS-LNSB 燃烧器,即升级了燃烧器,如图 1 所示;二是对燃烧器区域的二次风系统进行了改造,使得燃尽
8、风箱和风道明显加大。与同工况下未进行低氮改造的#4 炉对比,#3 炉改造取得了一定效果,其选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)入口 NOx降低了 100 mg Nm-3 以上。表 1 为运行中 2 个月的对比数据,其中使用的均为国燃和印尼煤混烧。153工 艺 与 装 备图 1HBS-LNSB 燃烧器图表 1 3、#4 炉 NOx对比表对比指标7 月8 月#3 炉#4 炉#3 炉#4 炉SCR 入口 A/B 侧 NOx 均值/(mgNm-3)308/280419/400284/274382/373主蒸汽流量均值/(th-1)1 6561 6911
9、9131 844氧量均值/%3.362.812.962.81从 NOx生成机理和锅炉运行实际可知,为减少NOx的生成,炉内不能同时形成“三高”(高温、高氧、高煤粉浓度)环境。因此,目前锅炉的低氮改造技术主要是使煤粉在燃烧阶段(即高煤粉浓度、高温区域,主要在燃烧器区域)提供较低的过量空气系数,缺氧燃烧,形成还原性氛围,在燃尽阶段(即煤粉已部分燃烧、烟温相对较低的区域)补充所需的氧量,实现分级燃烧,降低 NOx的产生。对于对冲燃烧锅炉,主燃区二次风配风少,旋流强度减弱,煤粉在主燃区域停留时间短,可进一步强化分级效果。运行一段时间后,锅炉陆续出现了一些问题。2.1锅炉受热面结焦锅炉结焦与煤种的灰分性
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