某300 MW机组锅炉低氮燃烧器改造后再热汽温偏差大原因分析及调整

陈勤根，茅建波，应明良

（1.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003 2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

某300 MW机组锅炉低氮燃烧器改造后再热汽温偏差大原因分析及调整

陈勤根1，茅建波2，应明良2

（1.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003 2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

某300 MW机组锅炉低氮燃烧器改造后，由于燃烧不均匀引起左右侧烟气温度产生较大偏差，致使A侧再热蒸汽出口温度比B侧低10℃以上，两侧再热汽温产生了较大偏差，再热蒸汽平均温度达不到额定值且汽温高的一侧经常超温，严重影响了机组运行的经济性和安全性。根据旋流燃烧器的特点，通过调整燃烧器配风等方式消除了两侧再热汽温的偏差，平均再热汽温可达额定值541℃，同时也消除了SCR脱硝装置入口两侧烟温的偏差，使SCR脱硝装置正常运行。

低氮燃烧；汽温偏差；旋流燃烧器；燃烧调整

0 引言

燃煤会产生大量污染物，氮氧化物是其中的主要污染物之一。NOX排入大气会形成酸雨，生成光化学烟雾，危害人类健康[1]。国家环保部发布的《火电厂大气污染物排放标准》[2]中规定燃煤锅炉的NOX排放标况限值为100 mg/m3。为达到环保指标，对某发电厂300 MW燃煤锅炉的燃烧系统进行了低氮改造，更换原先所有的20只燃烧器，同时增加OFA（燃尽风）喷口。但该锅炉进行低氮燃烧器改造后运行中出现锅炉A与B侧再热蒸汽温度偏差大的情况，其A侧温度比B侧低10℃以上，最多时达20℃，致使再热蒸汽平均温度达不到535℃以上，且B侧再热蒸汽经常超温，已影响机组的经济和安全运行。同时也造成了SCR（选择性催化还原）脱硝装置入口两侧烟温的较大偏差，影响了脱硝装置的正常运行。

1 设备概况

该锅炉是由北京巴布科克-威尔科克斯有限公司引进美国B&W公司RB锅炉技术标准设计制造的亚临界压力、单炉膛、一次再热、自然循环、单汽包型箱式煤粉炉，型号为B&WB－1025/ 17．5－M，采用前后墙对冲燃烧方式，配备中速磨直吹式制粉系统，平衡通风，固态排渣。锅炉尾部烟道竖井前后分隔墙布置，前烟道竖井布置低温再热器，后烟道竖井布置一级过热器和省煤器，烟气挡板调节再热汽温。锅炉设计煤种为淮南烟煤，制粉系统采用MPS中速磨冷一次风机直吹式系统，配5台ZGM95N型磨煤机，低氮燃烧改造前采用B&W标准的双调风DRB－XCL型旋流煤粉燃烧器，共20只，前后墙各10只，分3层对称布置，其中上层（C层）前后墙各布置2只燃烧器。锅炉低氮燃烧器改造后其煤粉燃烧器、OFA喷口的布置如图1、图2所示，图中箭头方向表示气流旋流方向。OFA喷口为此次低氮燃烧改造新增，最下层（A/B层）煤粉燃烧器采用DRB－4ZTM旋流燃烧器，其余煤粉燃烧器（C/D/E层）为AIREJETTM新型低NOX旋流燃烧器。

图1 前墙燃烧器布置

图2 后墙燃烧器布置

2 再热汽温偏差产生的原因分析

2.1 运行情况

该锅炉低氮燃烧器改造后，两侧再热蒸汽出口温度偏差10℃以上，B侧温度高且易超温，需投用减温水，导致两侧平均再热汽温偏低。取某工况锅炉运行参数：机组负荷292 MW，ACDE磨运行（其他磨组偏差情况类似），再热器A侧蒸汽温度527℃，B侧温度537℃，再热器管壁温度正常。低温过热器（简称低过）出口蒸汽温度A侧为411℃，B侧421℃，低过左右侧汽温偏差与再热汽温偏差一致。SCR反应器入口烟温A侧3个测点分别为385℃，381℃和385℃，B侧3个测点分别为399℃，390℃和378℃，B侧烟温明显高于A侧，与两侧再热汽温偏差一致。炉膛温度测量结果也显示B侧明显高于A侧。

2.2 产生偏差原因分析

该锅炉再热蒸汽两侧温度出现大的偏差，是在锅炉低氮燃烧改造后才出现，而低氮燃烧改造只改了燃烧器，并增加了OFA燃烧器，锅炉汽水系统没有改动，并且由以上运行参数变化及炉膛温度实际测量可以确定，引起汽温偏差大的主要原因是A与B两侧烟温出现较大偏差，而非锅炉汽水侧流量分配不均匀。该炉低氮燃烧改造后烟气侧引起的温度偏差主要原因分析如下：

（1）制粉系统原因分析。检查各磨煤机出口煤粉管内一次风速的分配均匀性，测量各磨煤粉管内一次风速偏差在±5%以内，但均匀的风速并不能保证各粉管内煤粉量的分配均匀，粉量分配均匀性与磨煤机本身分配特性有关[3]，运行中无法进行调整，这就有可能在炉膛内产生燃烧不均匀的情况。但制粉系统的运行情况与低氮燃烧改造前没有什么变化，蒸汽温度的偏差应与制粉系统的关系不大。

（2）燃烧器配风分析。各燃烧器配风情况见表1、表2，从燃烧器配风方式看，B侧OFA喷口的风量小于A侧，前墙B侧C2与D2燃烧器调风盘开度90～95 mm，后墙B侧E3燃烧器调风盘开度为95 mm，开度较小。总体看，B侧风量相对较少，导致B侧燃烧不如A侧充分，B侧火焰行程拉长，火焰中心相对往上，相应炉膛出口B侧烟温偏高。

表1 主燃烧器调整前配风情况

表2 OFA燃烧器调整前配风情况

（3）燃烧器旋流强度变化分析。燃烧器为巴威的DRB－4ZTM（A/B层）旋流燃烧器和AIREJETTM燃烧器，其中DRB－4ZTM型内、外二次风叶片角度均可调，其叶片角度变化直接影响煤粉气流的旋流强度及卷吸高温烟气的能力[4]，从而影响煤粉的燃烧率及燃烧时间，在同一侧燃烧器旋流强度均偏低时，就会造成该侧火焰中心的上移，从而导致烟温偏差的发生。燃尽风燃烧器存在同样问题。根据炉膛出口两侧烟温高低情况，应针对性调整对应侧燃烧器气流旋流强度。

（4）尾部烟气挡板偏差分析。尾部烟气挡板目的是调节再热蒸汽温度，尾部烟气挡板分A与B侧，当两侧有偏差时，有可能导致低温再热器A与B侧烟气量出现偏差，从而造成两侧汽温发生偏差。

3 再热汽温偏差调整

3.1 尾部烟气挡板调整

该锅炉B侧再热汽温比A侧高，尝试将B侧再热烟气挡板开度关小、A侧开大，多次试验发现实际所起作用非常小，几乎可忽略。分析认为由于烟气挡板所处的位置离再热器受热面较远，其偏差调节不会改变低温再热器A与B侧烟气量的分配，并且由于其出口即为SCR进口，烟气挡板的偏差调节反而会造成SCR反应器入口烟温等参数的较大偏差。

3.2 燃烧器调风盘调整

根据前述分析，开大C2，D2和E3等靠近B侧的燃烧器调风盘开度，发现在调风盘刚调整时温度会有变化，稳定一段时间后两侧汽温偏差又恢复到原先状态。究其原因应是燃烧器调风盘在刚开始调整时对燃烧产生扰动，导致汽温发生变化，待扰动消失运行稳定后，燃烧器的实际配风并没发生大的变化，调整偏差的效果也就不明显。

燃烧器调风盘为同一大风箱内各燃烧器分配二次风量，在调整燃烧器调风盘时其开度与实际风量并不是完全对应，其实际配风量还要受制于燃烧器内外二次风叶片角度影响。所以在调风盘开度调整时需要配合燃烧器内外二次风叶片的调整才会有所效果。

3.3 燃烧器旋流强度调整

锅炉煤粉燃烧器均带有可调旋流强度的外二次风，同层4个燃烧器的气流旋流方向是相对或相向的，见图1、图2。根据燃烧器气流的旋向，通过关小或开大一侧燃烧器的外二次风叶片角度以加强或减弱气流旋流强度，改变该侧火焰中心位置，达到调平汽温偏差目的，如增强B侧A3与A4，B1与B2等燃烧器的旋流强度。实际调整发现该调整手段在调整初期效果较好，能调平两侧再热汽温偏差，但是稳定一段时间后也会重新出现两侧偏差的现象，若配合好调风盘的调整，两侧汽温偏差能降低3℃。燃烧器配风调整见表3。

3.4 OFA配风调整

与煤粉燃烧器相似，调整OFA燃烧器调风盘和可调叶片角度对消除再热汽温左右侧偏差作用不明显，但OFA中心风的调整对汽温影响非常大，试验发现，关小或开大一侧OFA燃烧器中心风开度并配合调整相应的调风盘开度，该侧蒸汽温度变化可达10℃以上。原因是中心风为直流，穿透力比旋转气流强，对于区域温度的影响比较大，可以达到平衡两侧烟气温度场进而改善两侧再热汽温偏差。最终，通过开大B侧、关小A侧各个OFA燃烧器中心风开度并配合调整调风盘，两侧再热蒸汽温度偏差在3℃以内，消除了两侧汽温的偏差。通过设置OFA燃烧器中心风偏置除了有利于调节汽温外，也有利于调节其他参数，比如SCR进口两侧参数，调整前后主要参数与炉膛温度见表4与5。OFA风燃烧器调整后配风情况见表6。

表3 主燃烧器调整后配风情况

表4 调整前后主要参数记录比较

表5 调整前后炉膛温度测量情况

表6 OFA燃烧器调整后配风情况

4 结语

某300 MW机组锅炉低氮燃烧器改造后左右侧再热汽温出现严重偏差，对引起产生汽温偏差的原因进行分析，并根据该锅炉旋流燃烧器的布置及结构特点，通过改变燃烧器气流旋流强度，结合OFA燃烧器中心风的调整，改变炉膛局部烟温分布，从而达到了降低该锅炉两侧再热蒸汽温度的偏差目的。

经有针对性地分析调整后，锅炉再热汽温A与B侧现几乎没有偏差，再热汽温平均值可达额定值540℃，比调整前提高了5℃以上；该炉两侧炉膛温度分布已比较接近（见表5调整后数值），并很好地消除了该炉SCR反应器入口烟温的偏差，此次再热汽温偏差调整取得很好的效果。

[1]黄诗坚.NOX的危害及其排放控制[J].电力环境保护，2004，20（1）:24-25.

[2]GB 13223-2011火电厂大气污染物排放标准[S].北京：中国电力出版社，2011.

[3]黄新元．电站锅炉运行与燃烧调整[M]．北京：中国电力出版社，2007．

[4]林宗虎，徐通模.实用锅炉手册[M].北京：化学工业出版社，2009.

（本文编辑：陆莹）

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

陈勤根（1969），男，工程师，从事锅炉燃烧调整研究工作。