燃煤锅炉脱硝改造影响汽温波动原因分析

河北国华定州发电有限责任公司 王冠军

燃煤锅炉脱硝改造影响汽温波动原因分析

河北国华定州发电有限责任公司 王冠军

本文以河北国华定州发电有限责任公司2号锅炉脱硝改造后存在主再热汽温偏低和过热器管壁超温问题，进行了分析并提出了相应的调整措施，调整后经实际运行问题得以解决。

锅炉；脱销改造；汽温

0 引言

河北国华定州发电有限责任公司积极响应国家对于大气污染防治的环保新政、履行央企社会责任，率先对2号锅炉进行了低氮燃烧器的改造和增加SCR脱硝装置，以降低NOx排放量，改造达到了预期效果，但是也带来了锅炉主再热汽温低温的和过热器管壁易超温的新问题。本文针对此问题进行了深入原因分析并提出运行调整措施，使得该问题得以解决。

1 锅炉设备简介

河北国华定州发电有限责任公司2号炉采用上海锅炉厂生产的SG-2008/17.47-M903亚临界控制循环、一次中再热燃煤锅炉。炉膛上部布置了分隔屏、后屏过热器及屏式再热器，前墙及两侧墙前部均设有墙式辐射再热器，水平烟道由水冷壁延伸部分和后烟井延伸部分组成，内部布置有末级再热器和末级过热器，后烟井内设有低温过热器和省煤器。

锅炉采用正压直吹式制粉系统，配有六台ZGM113N(MPS225)中速磨煤机。燃烧器四角布置，切向燃烧，采用浓淡分离宽调节比（WR）煤粉喷嘴，在一次风喷口周围布置有周界风。为降低四角切向燃烧引起的炉膛出口及水平烟道中烟气的残余旋转造成的烟气侧的屏间热偏差，采用同心反切加燃尽风（OFA）和部分消旋二次风，使炉内气流的旋转强度具有一定的可调性。在进行低氮主燃烧器改造后，在主燃烧器上方增加2个（6层）高位燃尽风SOFA喷口，在每个喷燃器上下各增加一层CCOFA风，这样形成主燃烧区缺氧燃烧，中间还原脱氮区，上层SOFA风燃尽区。

2 脱硝改造后锅炉运行存在的问题及原因分析

2号机组SCR脱硝装置及低氮燃烧器改造后，降负荷时，主汽温可低至500℃、再热汽温可低至470℃，分隔屏及后屏过热器出现管壁大面积超温20℃以上，直接威胁锅炉和汽轮机的安全运行。根据影响锅炉汽温调整的因素及运行经验，分析2号炉汽温调整困难的原因有以下几点。

2.1 配风方式变化的影响

2号炉进行低氮燃烧器改造后，增加了上层SOFA风及CCOFA风，配风方式变化较大，对汽温影响较大，尤其在低负荷时，SOFA风门开度很大，在400MW以下负荷，SOFA风门能开到70%左右，而喷燃器二次风门开度仅为5%，引起再热汽温过低。

2.2 升降负荷及摆角位置影响

在450MW连续降负荷至400MW，350MW连续升负荷至400MW这两个负荷段，若燃烧器摆角在高位（70%）以上，后屏过热器管壁会大面积超温，而且温度上升速度快，具体原因为：降负荷时蒸汽流量减小，带不走过多热量，升负荷时主汽压力下降过快，煤量过调严重，使后屏过热器管壁超温。

正常调整时少量摆角操作对汽温调节影响不明显，具体原因为燃烧器改造后燃烧器总高度延伸，火焰中心由原来的近圆变为椭圆形，少量的摆角操作没有实质作用，至少操作10%以上时才会对燃烧产生影响。

2.3 锅炉结焦特性变化的影响

低氮燃烧器改造后，锅炉的温度场分布发生了较大变化，主要表现在燃烧延迟，火焰中心上升，主燃区温度下降，水冷壁结渣减轻，炉膛吸热增强，炉膛出口烟温降低，过热器，再热器温度下降[1]，如果水冷壁保持每天吹灰的话，更加剧了水冷壁的吸热，使得主再热汽温过低。另外，当出现分隔屏后屏温度高，再热器出口温度高，易超温时应及时加吹分割屏吹灰，平时巡检时应多注意受热面结焦情况，根据实际情况进行炉膛吹灰。

2.4 低负荷时锅炉抗扰动能力差

在机组负荷低于350MW时，AGC指令的轻微变化就有可能引起主再热汽温的剧变，这与机组协调的过调量有很大关系，也与低负荷时氧量曲线有关系，在升降负荷或是负荷频繁波动时要加强对汽温的监视，防止超温；

2.5 制粉系统运行方式的影响

当制粉系统需要隔层燃烧或者是下四层磨运行时，火焰中心下降导致主再热汽温较低，而且左右两侧会出现偏差，可以通过调整停运磨煤机出口门来纠正，无效果时通过设置上层SOFA风门负偏置来进行调整。

3 2号炉汽温调整经验及采取措施

针对上述原因分析及运行经验，执行以下措施：

（1）根据机组所带负荷情况减少水冷壁吹灰频次，非连续大负荷期间水冷壁吹灰每天减少2组，使水冷壁保持一定的脏污系数，再热汽温提高10℃以上；

（2）降负荷过程中设置上层SOFA风门负偏置，设置量度参考NOX生成量，当SCR入口NOX含量升高到280 mg/m3以上时适当减小负偏置，避免出现SCR喷氨调门调节发散，严禁全关SOFA风挡板；

（3）降负荷过程中提前停运底层的21磨煤机，保持中间4台磨煤机运行，使炉膛燃烧集中并且火焰中心上移，根据两侧汽温偏差情况调整备用磨煤机出口门；

（4）修改低负荷锅炉氧量曲线，兼顾NOx生成量和飞灰含碳量的前提下，将低负荷氧量曲线由5.0降至4.3，减少入炉风量150t/h左右。

4 结论

通过上述调整措施，2号机主再热汽温偏低情况得到解决，同时也避免了过热器管壁大面积超温，各个负荷工况下，锅炉主汽温可保持540℃、再热汽温可保持在520℃以上运行。主再热汽温提高均按15℃计算，折算成煤耗约为1.58g/kwh[2]；同时，这些调整措施为1号机组脱硝改造完成后锅炉汽温的调整提供了经验，保证了机组的安全运行。

[1]肖琨，高明，乌晓江等.空气分级低氮燃烧改造技术对锅炉汽温特性影响研究[J].锅炉技术.2012,5:62-65.

[2]武庆源,沙振,裴广会,等.汽轮机进汽初温变化对机组煤耗率影响的通用性分析[C].全国火电600mw级机组能效对标及竞赛年会.2012.