HG-420/13.7-YM3型锅炉热风改乏气送粉方式探讨

鞠胤红，曾祥昊，王梦纯

(1.黑龙江省电力科学研究院，哈尔滨 150030；2.大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂，北京 100041)



HG-420/13.7-YM3型锅炉热风改乏气送粉方式探讨

鞠胤红1，曾祥昊2，王梦纯1

(1.黑龙江省电力科学研究院，哈尔滨 150030；2.大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂，北京 100041)

针对大唐鸡西热电有限责任公司HG-420/13.7-YM3型锅炉低氮燃烧和脱硝改造后，运行中出现三次风率过大，导致NOx排放偏高及大渣含碳量高等问题，对现有的热风送粉系统引入乏气送粉方式进行可行性研究，通过理论计算，提出由制粉系统再循环进行乏风分流降低三次风率改造方案，以提高锅炉运行的经济性，满足锅炉低NOx排放要求。

低氮燃烧；三次风率；乏气送粉

1 项目背景

大唐鸡西热电有限责任公司1号锅炉在2014年进行了低氮燃烧和脱硝改造，改后锅炉运行在保证炉膛出口氧量时，因三次风率过大(低氮设计要求20%，实际38%)，导致四角二次风及燃尽风无法正常投入，各角二次风门开度仅为10%～20%，致使NOx排放含量居高不下(600 mg/m3左右)，大渣含碳量较高(12%左右)，运行中不能通过各层二次风门开度进行燃烧调整，降低了锅炉运行的经济性，也不能满足环保要求。

为保证锅炉能够进行正常的燃烧调整，满足锅炉运行的经济型和低氮燃烧，拟将三次风进行分流，即将40%～60%的三次风由两套制粉系统的再循环管引出，作为一次风取代原有的热一次风使用，使一次风管由热风送粉改为乏气送粉，这样就可以将三次风率由目前的38%降到20%左右。

2 设备概况

大唐鸡西热电有限责任公司1号锅炉为HG-420/13.8-YM3型锅炉，是哈尔滨锅炉厂生产的超高压、带一次中间再热、自然循环固态排渣煤粉锅炉。制粉系统为钢球磨煤机中间储仓式制粉系统，乏气作为三次风送入炉内；送粉系统为热风送粉，燃烧器为四角布置切圆燃烧直流燃烧器。

3 改造计算

在保证现有的热风送粉管路系统不变的前提下，将部分制粉系统乏气由两套制粉再循环管引出，并入新安装的乏气风箱中，再由乏气联箱引出8根与一次风管直径相同的钢管连接到中、上层燃烧器对应的一次风管上，使中、上层燃烧器输粉介质由热风全部或部分变为乏气，降低三次风率，同时提高二次风率，改善锅炉的配风状况。

3.1 制粉通风量测量

(1)

通过计算，DTM350/600-Ⅲ型钢球磨煤机的最佳通风量为128 500 m3/h。制粉系统的再循环风量为42 000 m3/h，三次风量为83 500 m3/h，两套制粉系统的三次风量为167 000 m3/h。

在锅炉正常运行期间，实测四根三次风管风速，风管的平均流速为56 m/s，四根三次风管的通流面积为0.849 6 m2，实测三次风量为171 256 m3/h，三次风率为38%。在低氮燃烧改进设计中，三次风率设计值为20%，实测三次风率较低氮燃烧理想设计值高18%，导致运行中二次风率降低了18%，造成锅炉无法进行正常燃烧调整，使NOx排放高及锅炉经济技术指标恶化。

3.2 乏气送粉风量计算

热风送粉系统管道8根改为乏气送粉，原一次风管的规格为Ф450×10 mm，一次风管的截面积为0.1452 m2，热风送粉改乏气后：一次风管风速设计选为22 m/s(设计要求22～24 m/s)，乏气温度为60℃，则单根一次风管的通风量为11 640 m3/h，8根一次风管的通风量为93 100 m3/h。

再循环管的通风量设计为42 800 m3/h，设计风速为30 m/s，再循环风管的规格为Ф720×5 mm，再循环风速设计范围为25～50 m/s，计算再循环允许最大通风量为71 300 m3/h(按上限风速计算)、最低通风量为35 700 m3/h(按下限风速计算)，再循环设计状态下运行时，单套制粉系统能抽出的送粉乏气量为35 600 m3/h，两套制粉系统能抽出的乏气量为71 200 m3/h，能满足6根一次风管送粉需要，风量不足部分由热一次风补充。若要满足8根一次风管全部采用乏气送粉需要，实际运行时需要进一步关小再循环，核算全乏气送粉时再循环风速为19 m/s，也满足高于积粉风速18 m/s设计要求。

一次风采用乏气送粉后，三次风量由171 256 m3/h降到100 060 m3/h(引出71 300 m3/h)，三次风率由38%降到22.2%，三次风率略高于设计值20.46%。三次风管风速由56 m/s降低到32.7 m/s，三次风喷口风速为43 m/s，与三次风喷口设计风速相同。

三次风阻力计算利用公式(2)进行计算：

(2)

通过计算，在三次风速实际为56 m/s时，三次风的阻力为2 330 Pa；在采用乏气送风后，三次风管风速为32.7 m/s时，三次风的阻力为980 Pa。

4 系统设计

4.1 结构计算

系统由乏气引出管、乏气风箱等组成。乏气引出管由两侧再循环管引出，通风量单侧要满足4根一次风管的全乏气送粉需要，乏气抽出流量应为46 560 m3/h，按设计标准推荐乏气再循环风速为25～45 m/s，为了降低阻力选择乏气流速为26 m/s，乏气引出管直径为0.7897 m，选择乏气引出管直径为Ф800×5 mm。

乏气风箱根据现场布置要求，采用两侧进气，风箱的通风量满足8根一次风管风量要求，即风箱的单侧通风量为46 560 m3/h，设计标准推荐风箱风速为15～25 m/s，通风速度选取为18 m/s，风箱的直径为0.967 m，选择风箱直径为Ф1 000×5 mm，乏气风箱长度8.1 m，风箱内风压为2 500～3 000 Pa，乏气风箱的两侧各安装一个直径为Ф500 mm的防爆门，风箱中部安装一台压力变送器。另外，为了防止乏气风箱底部积粉，在风箱下部两侧各安装一支压缩空气吹扫管，定期进行吹扫。

4.2 系统布置

在两套制粉再循环管入口垂直段用相同管径(Ф720×5 mm)引出，并在乏气引出管的垂直段上安装电动调节蝶阀(DN700)，在电动调节蝶阀后乏气管道保持20°倾角接入乏气风箱(Ф1 000×5 mm)一端，乏气管道与乏气风箱之间用大小头连接。在乏气风箱上部引出8根Ф450×5 mm乏气风管，两根风管之间相距800 mm，8根乏气风管与水平夹角要求在65°以上，在每根乏气管道上安装电动调节蝶阀(DN400)，8根乏气管道中的4根连接到中层燃烧器对应的一次风管上，另外4根连接到上层燃烧器对应的一次风管上，使中、上层燃烧器输粉介质由热风全部或部分变为乏气。乏气管道在混合器前2 m处汇入一次风管。为保证乏气送粉系统运行稳定，使运行人员直观监视煤粉气流速度和温度，将风速检测探头安装位置改在煤粉混合器后10 m处，探头改为耐磨防堵靠背管，温度测点改为带防磨套的热电阻，同时增加自动吹扫功能。

根据此次乏气送粉系统改造需要，热控系统要增加10个电动调节蝶阀、8只测温热电阻、1台风压变送器。

5 结语

针对大唐鸡西热电有限责任公司1号锅炉低氮改造后，因三次风率过大导致NOx排放偏高及大渣含碳量高等问题，通过改造，在保证现有的热风送粉系统管道不变的前提下，部分制粉乏气由再循环管引出，将三次风进行分流作为一次风，由热风送粉改为乏气送粉，可将三次风率由38%降到低氮设计20%的要求，提高了锅炉运行的经济性，也满足环保排放要求。

Discussion on the mode transformation from hot-air to exhaust-deliver-powder of HG-420/13.7-YM3 boiler

JU Yin-hong1, ZENG Xiang-hao2, WANG Meng-chun1

(1. Heilongjiang Electric Power Research Institute, Harbin 150030, China; 2. Gaojing Thermal Power Plant, Datang International Power Generation Co., Ltd., Beijing 100041, China)

After the low nitrogen combustion and denitrification transformation of HG-420/13.7-YM3 boiler in Datang Jixi Thermal Power Co., Ltd., tertiary wind rate is too high during the operation, which leads to the high NOx emission and the high carbon content of slag. The feasibility study of the existing hot air delivery system is introduced. Through the theoretical calculation, it is proposed to reduce tertiary wind rate by the milling system to improve the economy of the boiler operation and meet the requirements on low NOx emission of boilers.

Low nitrogen combustion; Tertiary wind rate; Exhaust deliver powder

2016-12-20

鞠胤红(1964-)，男，学士，高级工程师。

TK227

A

1674-8646(2017)04-0118-02