DRB－4ZTM低NOx双调风旋流燃烧器调试技术研究

李朝兵，郑荣满，王磊，张海潮

(国电科学技术研究院，江苏南京 210023)

DRB－4ZTM低NOx双调风旋流燃烧器调试技术研究

李朝兵，郑荣满，王磊，张海潮

(国电科学技术研究院，江苏南京 210023)

主要介绍了DRB－4ZTM型低NOx双调风旋流燃烧器的特点，通过燃烧器静态检查调试、冷态调试、初次点火、热态投运等几个阶段，对燃烧器投运和低氮控制效果技术进行分析研究，得出此种燃烧器在超临界机组上运行的情况，为此类型机组调试提供了宝贵的经验。

DRB－4ZTM型;双调风旋流燃烧器;低氮控制;超临界机组

0 引言

近年来350MW超临界供热机组在多个项目投运，均采用各自主流的启动系统和燃烧系统，北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的首批B＆W1136/25.4－M型超临界锅炉也在火电项目中投运。该锅炉燃烧器采用DRB－4ZTM型低NOx双调风旋流燃烧器，属于第三代产品，其优势在于分级送风［1］、二次风在线可调、低NOx控制，为了达到对该燃烧器的充分了解，同时确保其安全、经济投运，在调试阶段，对燃烧器检查工作进行了细化、初次点火方式进行了优化、热态投运后对各种参数进行了综合分析，最终确保了燃烧器的安全、经济运行。

1 设备概况

1.1 锅炉主设备

本工程为2×350MW超临界供热机组，锅炉为超临界SWUP型锅炉，其型号为B＆W1136/25.4－M，采用螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、半露天布置的Π型锅炉，锅炉设有无炉水泵的内置式启动系统［2］。锅炉燃烧系统采用20只DRB－4ZTM型低NOx双调风旋流燃烧器，前后墙布置，前墙两层燃烧器，下层为等离子层，后墙三层燃烧器，下两层为等离子层。燃烧器二次风的旋流强度可以通过调节挡板来改变，以增大或减少炉内烟气的卷吸强度，以改变燃烧［3］。

该机组锅炉配置5台ZGM95G－III型中速磨煤机，静态分离。前、后墙共设置3套等离子点火系统，以满足机组启动及低负荷稳燃。引、送风机采用成都风机厂制造的轴流风机，无脱硫增压风机，一次风机为带变频的离心风机，变频模式下运行时发变频故障后，可自动切换为工频运行。

1.2 燃烧器

燃烧器的功能是在燃烧器喉口以外适当的范围内建立一个稳定的着火点，并实现煤粉的完全高效燃烧。燃烧器的布置既有利于控制NOx的排放，又能满足煤粉完全燃烧所需的炉内停留时间。

本工程锅炉燃烧系统由DRB－4ZTM型低NOx双调风旋流燃烧器、NOx喷口、环形风箱等组成，可以保证煤粉的高效燃烧，并可大大地降低氮氧化物的排放。

DRB－4ZTM燃烧器喷口位于燃烧器中心区，可以有效地控制空气、煤粉在火焰根部的相互作用，二次风通过一次风道外侧的三个环形风道进入燃烧器，其中少量的二次风进入环绕在一次风道外围的过渡区，以控制火焰中心富燃料区域的氧量，在过渡区外环依次是内二次风和外二次风，通过可调轴向叶片产生旋转的二次风气流，控制空气与一次风的混合，再通过控制燃烧率及二次风量来降低NOx的生成量。

NOx喷口(也称为OFA或分级风喷口)利用分级送风的方式，将主燃烧器的一部分燃烧空气分流至NOx喷口，可进一步降低NOx的排放。

2 燃烧器冷态调试

2.1 安装阶段的质量控制

在烟风系统安装阶段，调试方组织了工程部、监理、运行部、设备厂家，对燃烧器的安装进行全面检查，主要落实以下几方面工作:检查燃烧器喉口、NOx喷口与炉膛水冷壁开孔之间的间隙是否满足要求，燃烧器的定位是否准确;燃烧器、NOx喷口的四个支腿在水平支撑架上应能自由滑动，限位板与支架间要留有适当的间隙;检查燃烧器喉口处滑动密封环和密封绳是否已经就位;检查外调风旋转叶片、内调风旋转叶片、过渡区调风环及燃烧器滑动调风盘在其行程范围内应操作灵活，不得有卡死现象;检查燃烧器、NOx喷口热电偶是否可以正常工作，风量测量装置的引出管与微差压压力表的连接是否正确;燃烧器壁温测点安装是否正确;检查火焰监测装置及相关设备是否已安装就位，并已进入可用状态;检查燃烧器与平台及相邻设备之间是否保持一定距离，以适应锅炉的膨胀要求。

2.2 冷态调整

在对设备资料和现场安装情况进行全面确认后，通过对燃烧器进行冷态挡板定位、锅炉冷态试验，确定燃烧器冷态调整方案，具体控制点如下:

(1)安排燃烧器内部、外面的清理，挡板灵活性检查。

(2)燃烧器电动二次风挡板、手动挡板定位。对各挡板进行全行程验收，对其线性、操作灵活性进行检查，同时，按要求将各挡板至于初始位置，具体挡板开度设置如表1。

表1 燃烧器及NOx燃烧器初始位置调整情况

(3)通过2个工况对磨煤机出口风速、入口风量进行标定，冷态风速偏差控制在3%以内。对二次风箱风量、燃尽风风量进行标定，保证热态投运时能够实时准确监视前后墙燃烧器的风量分配。

(4)对炉内二次风特性进行测试，了解燃烧器二次风挡板在各负荷段吹扫位、点火位、正常位的二次风速情况(详见图1、图2和图3)。

(5)水平烟道气流均布试验，试验结果表明，炉膛出口水平烟道气流分布比较均匀。

图1 C层30%(2磨)、75%(3磨)风量内外二次风及周界风分布

图2 C层100%(2磨)及5磨运行工况内外二次风及周界风分布

图3 前墙燃尽风内外二次风50%、100%风量内外二次风分布

3 热态调试情况与分析

3.1 初次点火情况

燃烧器设置了二次风调节电动执行机构，单个燃烧器能独立控制风量［4］。锅炉冲管期间初次投运采用吹扫位进行炉膛吹扫(30%开度)，点火位(50%)进行点火，在投入等离子点火时，初期最小煤量约12 t/h，磨煤机出口温度约55℃，风速在22m/s，总风量480 t/h。投粉初期火焰较差，炉膛负压在－760Pa～+1050Pa波动，持续30S左右未见连续火焰，退出磨煤机。随后，对炉膛进行了10min的吹扫，对磨煤机进行30min的暖磨，将风速降至20m/s，总风量390 t/h，将挡板至于吹扫位(30%)进行点火，点火后炉膛负压在－350～280Pa之间摆动，同层4只等离子工业电视均见火，持续约15min后，负压逐渐稳定在－280～75Pa之间。

3.2 热态运行情况分析

(1)投运后，NOx挡板在50%负荷后逐步开启，同时，用于调整总风量，在310MW负荷下，开度至65%，维持二次风箱压力在0.7 kPa以上，烟气NOx浓度、汽温均较稳定。

(2)在负荷波动中，烟气NOx浓度呈现随负荷上升反而下降的趋势;在升降负荷中，NOx浓度随着炉膛温度升高也有明显的下降趋势;变氧量情况下，NOx浓度随着氧量下降而下降。

(3)低负荷稳燃能力较好。在保证煤质稳定的情况下，做好制粉及风烟系统的燃烧调整，机组负荷由175MW逐步降至98MW，锅炉给煤量59 t/h，锅炉给水流量344 t/h，逐步退出A、C层等离子，锅炉维持干态运行2 h，炉膛负压较稳定，A、C磨火检正常、炉膛火焰明亮，同时，锅炉主汽和再热器温度、压力均较稳定。低负荷稳燃能力较强，提高了机组调峰的安全性和经济性。

(4)在机组满负荷试运期间灰含碳量最大在1.5%，低负荷段在3%左右。为了安全、经济地控制燃烧，热态调试中对炉膛与二次风箱压差控制策略进行了摸索，结果详见表2。

表2 各负荷段炉膛与二次风箱压差控制值

调试中发现，机组负荷较低阶段通过风箱入口调节挡板来控制炉膛与二次风箱压差，在开度30%时，为了保证点火初期风量在300～400 t/h，风箱压差较小，直至机组负荷到175MW时，逐渐可提高到0.3 kPa，在机组负荷达到350MW时，通过调整，压差基本维持在0.7 kPa左右，各项参数较正常。

4 结语

DRB－4ZTM型低NOx双调风旋流燃烧器首次在巴威锅炉厂生产的350MW超临界锅炉上使用，机组调试中，在常规燃烧器调试的基础上，针对此种燃烧器特点，特别是燃烧特性和低NOx燃烧经验上加强了摸索和总结，得出了以下几方面控制要点:

(1)初次点火在常规等离子点火要求上，必须控制总风量在30%～40%之间，同时，燃烧器二次风调节门开度应控制在30%，在燃烧稳定后随着煤量增加，再逐渐开大。

(2)此种燃烧器低氮控制效果较好，低负荷至满负荷 NOx控制在 370mg/m3以内(设计为 ＜400mg/m3)，且烟气NOx随着负荷上升呈现下降趋势，随着氧量下降呈下降趋势。

(3)低负荷稳燃效果较好，在30%BMCR工况下，退出等离子助燃，负压无摆动。

(4)在50%负荷以下灰含碳量在3%左右，在65%负荷以上，含碳量基本在1.5%以内。

(5)机组在50%负荷下，炉底火焰上扬不够，需要适当提高炉膛负压，自动控制目标值推荐为－150Pa。

(6)冷态试验中，适当将1号、4号角的风速调整在正偏差，以减少炉膛中部与两侧的烟温差;实际运行中，一次风速宜在20m/s～30m/s运行［5］，可以保证燃烧正常，在点火初期可适当减少一次风速，增大回流区，有利于着火［6］。

(7)运行中需要加强燃烧器金属壁温的监视，停运中的燃烧器器金属壁温应控制在780℃以内。

(8)当机组负荷变化时，由于有了可调的二次风挡板，燃烧调整方面的工作较少，且燃烧器使用过程中磨损较小［7］。

［1］高小涛，马新立，睢彬.低NOx双调风旋流燃烧器的调试和运行［J］.锅炉技术，2000(5):23－24.

［2］B＆WB－1136/25.4－M锅炉说明书.北京巴布科克·威尔科克斯有限公司.

［3］任渺，刘建华，许尧，等.等离子煤粉点火在双调风旋流燃烧器上的应用［C］.全国火电大机组(600MW级)竞赛第9届年会论文集(节能).2005.

［4］毕玉森.低氮氧化物燃烧技术的发展状况［J］.热力发电，2000 (2):2－9.

［5］李朝兵，田阳.350MW超临界供热机组技术特点及其调试关键技术［J］.电力建设，2013(11):96－99.

［6］米翠丽，樊孝华，魏刚，等.DRB－4Z型双调风旋流燃烧器出口流场的数值仿真研究［J］.热力发电，2012(11):36－40.

［7］胡伟锋，谢静梅.600MW锅炉低氮燃烧器改造可行性研究［J］.电力建设，2009(3):70－73.

Commissioning techniques research of DRB－4ZTM type low NOxdual channel swirl burner

It introduces the characteristics of DRB－4ZTM type low NOxdual channel sw irlburner.Through static checking，initial ignition，puting into operation，the operation and effect of nitrogen control are presented，which is helpful to the comm issioning，operation of the sim ilar units.

DRB－4ZTM type;dua l channel sw irl burner;nitrogen control;supercritical unit

TM621.2

:B

:1674－8069(2016)01－054－03

2015-08-22;

:2015-10-24

李朝兵(1979-)，男，江苏金坛人，工程师，从事大型火电机组调试及技术监督工作。E－mail:licb520@163.com