壹.前言
中國煤電汙染嚴重。預計到2015年和2020年，我國火電裝機容量將分別達到10億千瓦和12億千瓦。據此計算，按照目前的排放控制水平，到2015年，火電排放的氮氧化合物將達到1116000噸以上，到2020年將達到1234萬噸以上。可見，火電廠大氣汙染物的排放將對生態環境產生越來越嚴重的影響。
最新標準(GB13223-2011)要求現有火力發電鍋爐和燃氣輪機於2014年7月至17月建設，新建火力發電鍋爐和燃氣輪機於2012年7月至65438+年10月建設。為了降低SCR入口處的氮氧化合物含量，降低脫硝改造和運行成本，改造低氮燃燒器勢在必行。
第二，引進低氮氧化合物燃燒技術
通過改變燃燒條件來降低氮氧化合物排放的方法稱為低氮氧化合物燃燒技術。在降低氮氧化合物排放的各種技術中，低氮氧化合物燃燒技術是應用最廣泛、相對簡單和經濟的方法。目前，低氮氧化合物燃燒技術主要有以下幾種:
3.2.1低過量空氣系數
低過量空氣系數是優化設備燃燒和減少氮氧化合物產生的簡單方法。隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制氮氧化合物的產生。它不需要改造燃燒裝置的結構，並且可以減少氮氧化合物排放和提高裝置運行的經濟性。對於燃煤鍋爐來說，限制主要來自於過量空氣系數較低時受熱面的積灰、結渣和腐蝕，蒸汽溫度特性的變化以及飛灰可燃物增加導致的經濟性下降，因此實際運行中電站鍋爐的過量空氣系數不能進行大的調整。
空氣分級燃燒
空氣分級燃燒的基本原理是分階段完成燃料的燃燒過程。在第壹階段，從主燃燒器供應到爐內的空氣量減少到總燃燒空氣量的70-75%(相當於理論空氣量的80%)，從而燃料首先在貧氧富燃料燃燒條件下燃燒。
此時，壹級燃燒區的過量空氣系數α小於1，降低了燃燒區的燃燒速度和溫度水平，不僅延緩了燃燒過程，而且降低了還原氣氛中氮氧化合物生成的反應速率，從而抑制了本次燃燒中氮氧化合物的生成量。為了完成整個燃燒過程，完全燃燒所需的剩余空氣通過布置在主燃燒器上方的專用空氣噴嘴OFA (overfireair)送入爐膛，稱為“燃盡空氣”噴嘴，在“貧氧燃燒”條件下與壹級燃燒區產生的煙氣混合，從而在α > 1的條件下完成整個燃燒過程。
這種方法彌補了單純低過量空氣燃燒的缺點。壹級燃燒區過量空氣系數越小，抑制氮氧化合物的效果越好，但不完全燃燒產物越多，燃燒效率降低、結渣和腐蝕的可能性越大。因此，為了降低氮氧化合物排放，保證鍋爐燃燒的經濟性和可靠性，有必要合理組織空氣分級燃燒過程。
燃料分類
當燃燒產生的NO遇到烴基CHi、不完全燃燒產物CO、H2、C和CnHm時，NO發生還原反應，反應式為:
4NO+CH4=2N2+CO2+2H2O
2NO+2 cnhm+(2n+m/2-1)O2 = N2+2 NCO 2+mH2O
2NO+2CO=N2+2CO2
2NO+2C=N2+2CO
2NO+2H2=N2+2H2O
利用這壹原理，80-85%的燃料被送到第壹級燃燒區，在這裏被加熱到α>:在1的條件下燃燒，產生氮氧化合物。送到壹次燃燒區的燃料稱為壹次燃料，剩下的15-20%的燃料送到主燃燒器上部的二次燃燒區，α處的燃料
煙氣再循環
低氮氧化合物燃燒技術目前普遍采用煙氣再循環方式，在鍋爐空氣預熱器前抽取壹部分低溫煙氣直接送入爐膛，或與壹次風或二次風混合後送入爐膛，既能降低燃燒溫度，又能降低氧氣濃度，從而降低氮氧化合物排放濃度。
低氮氧化合物燃燒器
煤粉燃燒器是鍋爐燃燒系統中的關鍵設備。從燃燒的角度來看，燃燒器的性能對鍋爐的可靠性和經濟性起著主要作用。從氮氧化合物的生成機理來看，燃料型氮氧化合物(占氮氧化合物的大部分)是在煤粉的著火階段生成的。因此，可以通過特殊設計的燃燒器結構和改變燃燒器中的空氣與煤的比例來降低著火區的氧氣濃度和溫度，從而達到最大限度地抑制氮氧化合物生成的目的。
低氮氧化合物燃燒系統
為了更好地降低氮氧化合物排放和飛灰含碳量，將低氮氧化合物燃燒器和爐膛低氮氧化合物燃燒(空氣分級、燃料分級和煙氣再循環)相結合，形成超低氮氧化合物燃燒系統。
三。鍋爐概述
安陽電廠#9、10鍋爐為東方鍋爐(集團)有限責任公司生產的亞臨界自然循環汽包鍋爐，鍋爐型號為DG1025/18.2-II4。鍋爐為單爐膛、壹次中間再熱、平衡通風、鋼架、固體排渣、燃煤鍋爐的亞臨界自然循環汽包鍋爐。
采用四臺低速鋼球磨煤機、中間倉熱風送粉系統和四角切向燃燒方式。假想切圓的直徑為700mm和φ 500 mm..改造前鍋爐省煤器出口氮氧化合物排放濃度為780 ~ 850 mg/nm3，鍋爐再熱蒸汽溫度低，大屏易過熱，燃燒器磨損嚴重。
水冷壁各角燃燒器共有15層噴嘴，包括5層壹次風噴嘴(A層帶小油槍)、7層二次風噴嘴(DE層帶大油槍)、1層減少氮氧化合物生成的頂部二次風噴嘴、2層三次風。
壹次風噴口周圍有外圍風，每個角燃燒器分為上下兩組。擺動燃燒器噴嘴，除頂部二次風噴嘴可上下擺動15外，各層噴嘴(壹層固定向上傾斜3°)可上下擺動18 (# 9爐15)。上下兩組噴嘴由氣動執行器驅動，每組燃燒器配有壹個氣動執行器，每個角度兩個。
目前我廠#9和10鍋爐采用的燃燒器技術是水平濃淡燃燒器。根據研究結果和鍋爐實際運行情況，我廠燃燒器總體布置基本合理，但在燃燒配風組織上存在壹些缺陷，燃燒器磨損嚴重。
1)燃燒器結構不當，壹次風和二次風過早混合，不利於抑制氮氧化合物生成；
2)雖然全爐進行了分級燃燒，但燃盡風率太小，爐內空氣分級燃燒效果不明顯，達不到大幅度降低氮氧化合物的目的。
3)燃燒器噴嘴和外殼磨損嚴重，二次風擋板特性差；周界風卡死，調節不靈活。
四、項目概況
結合我廠鍋爐燃燒器結構現狀，項目承包商制定了改造方案，采用三維分級低氮燃燒技術，即低氮氧化合物水平(或垂直)濃淡燃燒器和空氣分級燃燒相結合的技術，在降低氮氧化合物的同時，保證良好的燃燒穩定性，避免爐內結渣和高溫腐蝕。安陽電廠利用2014年2月至6月#9、10鍋爐B級大修機會。
低氮燃燒系統改造包括燃盡風分離(SOFA風)、低氮濃淡燃燒器(A層燃燒器預留小油槍)、燃燒器擺動機構及控制系統、二次風噴嘴、二次風擋板執行機構、外圍風擋板執行機構(原不具備)、三次風噴嘴、三次風擋板及執行機構(原不具備)、風煙系統測風點、油槍及點火槍等。
4.1分離式燃盡空氣系統
有組織燃燒風量沿爐膛垂直方向分級供給，主燃燒區有組織風量與理論風量之比由λp=1.2變為λp=0.84~0.9。在主燃燒器上方(標高31.702m、32.393m、33.084m、33.715m)，布置了四層***16燃盡風噴口，整個燃盡風噴口在燃燒器區域上部水冷壁同壹角處有壹個燃盡風安裝口，燃盡風量占總風量。所有燒壞的空氣噴嘴可垂直和水平擺動，上下擺動15，水平擺動約10。噴嘴角度可根據鍋爐運行工況(燃盡、氮氧化合物排放、過熱器汽溫偏差等)適當調整。)，從而有效調節爐膛出口煙氣溫度偏差，保證過熱器管壁不出現超溫問題。
每個燃盡風噴嘴的送風風道從每個角落對應的主二次風道中引出，分別向燃盡風噴射空氣，保證送風阻力小，風道上設有單獨的風門擋板，由氣動執行器遠程控制。在相應的水冷壁上開壹個燃盡空氣安裝口，安裝水冷壁水套和密封殼體。燒壞風管將根據現場管道和鋼架的安裝位置進行適當調整，在每根燒壞風管上安裝伸縮節，並全部采用恒力彈簧懸掛。
4.2壹次風和煤粉濃縮器:
采用優化的煤粉百葉窗濃縮器，保證低流動阻力、均勻氣流分布、高煤粉濃縮比，采用耐磨鑄鋼結構，保持持久耐磨，耐磨部件內襯高洛鑄鐵耐磨材料。煤粉濃縮器總長較短，能滿足現場安裝和布置的要求。根據現有燃煤情況，對煤粉濃縮器進行優化，以達到最佳的著火、燃盡和低氮氧化合物排放特性。
百葉窗煤粉燃燒器設計參數表
壹次風濃淡噴嘴之間采用垂直V型隔板，延緩濃淡壹次風的混合速度。壹次風噴口出口周圍設計有偏置的外圍風噴口，對運行或停用的壹次風噴口起到冷卻和保護作用。壹次風在火側和上下兩側設有小法蘭，以延緩外圍風和壹次風的混合，壹次風噴口後側設計了出口動量大的側二次風，起到防止爐膛水冷壁面結渣和高溫腐蝕的作用。
4.3微量油燃燒器:
根據鍋爐和燃料燃燒的特點，將A層的4個燃燒器改為新壹代微油直接點火水平濃淡風煤粉燃燒器，可作為鍋爐點火燃燒器和主燃燒器，滿足鍋爐啟停要求。
4.4二次風系統改造
主燃區二次風噴口面積根據主燃區有組織二次風的減少而相應減少，出口二次風速達到設計值，保證出口二次風速達到較高速度。底層保證了較大的二次風噴口面積，使其具有較大的出口二次風動量，起到底層托粉的作用，減少了爐底落渣量和大渣含碳量。二次風噴嘴采用收縮結構，延緩了壹次風和二次風的混合，有效延緩了空氣和煤粉的混合，減少了燃燒過程中含N基團與O2反應的機會，有效降低了氮氧化合物的生成量。
本次改造更換了所有二次風噴嘴，更換了所有二次風和周界風風門執行機構和氣動執行機構，以保證二次風風門的特性曲線和運行時二次風風門開關的靈活調節。
4.4三次風系統的改造
通過采用燃燒穩定性好的新壹代水平濃淡風煤粉燃燒器，鍋爐機組的燃燒穩定性將大大提高，如增加三次風噴口面積，降低三次風出口風速，增加穩燃齒，加強三次風的著火和燃盡程度，盡量減少對燃燒穩定性的影響，提高其燃燒穩定性。
本次改造由煤粉管道膨脹節重新設計了原上三次風燃燒器(標高27.492m)，標高降低，通過復合三通彎頭分為上下三次風管道。新增三次風燃燒器標高分別為25.996m(EE層原二次風)和24.799m(DE層原二次風)。
27.492m標高(原三次風)改為EE層二次風噴口，原DE層大油槍下移至DD層。原下三次風水平不變，采用噴嘴擺動結構。改造後，主燃區* * *，有五層壹次風，即A、B、C、D、E層，AA、AB、BC、CC、DD、EE、OFA七層二次風，F、G、H層三層三次風。
4.5回轉致動器:
主燃燒器分為上下兩組，每組噴嘴可同步或獨立擺動，上下20°(噴嘴水平為0°)。除AA層二次風和A層微油燃燒器噴口固定外，OFA層二次風噴口可上下擺動20°，左右擺動10°。二次風、四次風、三次風擋板同層四個風門的調節可以分層控制，也可以獨立控制。
新增的燃盡風燃燒器，每個角采用1套擺動執行機構，帶動四層燃盡風垂直擺動，擺動範圍為15。燒壞空氣噴嘴的水平擺動是手動調節的，可以水平擺動10。調試後鎖定，運行時不允許隨意擺動。
其他如探火等全部更換新設備，煤粉管道和吊掛裝置也相應移位改造。項目建設完成後，進行冷態動態現場試驗和熱態調試工作，總結出運行中低氮燃燒器調整的指導手冊。
動詞 （verb的縮寫）效果驗證
安陽電廠#9、10鍋爐投運後，河南省電力科學研究院對兩臺機組改造後的低氮燃燒器進行了性能試驗。結果如下:
5.1具有明顯的NOX還原效果。
在試驗煤種下，300MW、250MW和180 MW # 9鍋爐SCR入口煙氣中氮氧化合物含量(6%O2)分別為426.8mg/m3、438.8mg/m3和435.0mg/m3，#10鍋爐為365438+。SCR入口煙氣的實測氮氧化合物含量(6%O2)分別為410.4mg/m3、421.4mg/m3和442.3mg/m3，SCR入口煙氣的CO含量低於100 ppm。達到不高於450mg/m3技術保證值；#9和10機組SCR入口煙氣中CO含量低於100ppm。
5.2粉煤灰和礦渣:
#9和10鍋爐飛灰和爐渣含碳量高於改造前，但低於技術協議要求。#9鍋爐在300MW、250MW和180MW工況下飛灰和爐渣含碳量分別為2.24%、2.47%和2.24%，爐渣含碳量分別為3和44。在315MW、240MW和160MW、# 1.88%、1.79%和1.58%工況下，爐渣含碳量分別為6.05%和3.84%。除#10鍋爐在315MW試驗工況下爐渣含碳量高於5%外，#9和10鍋爐在其他工況下飛灰含碳量均達到“飛灰含碳量”
5.3鍋爐效率的提高
#9和10鍋爐性能試驗報告顯示，在300MW、250MW和180MW試驗工況下，#9鍋爐的鍋爐熱效率分別為92.28%、92.20%和92.10%。在315MW、240MW和160MW工況下，# 1.81%、92.210%和92.12%的鍋爐熱效率。均高於設計B-ECR鍋爐效率91.10%。
5.4蒸汽溫度、減溫水和排氣溫度
改造後#9和10鍋爐主蒸汽溫度略有下降，基本維持在533 ~ 538℃，但均能滿足額定要求。再熱溫度提高尤為明顯，在高、中負荷工況下均可額定。低負荷工況下再熱蒸汽溫度低於530℃(額定離線)，但明顯高於改造前。
由於汽輪機通流改造，9號和10機組再熱器出口溫度嚴重欠熱。#9鍋爐低氮改造同時進行了再熱器增容改造，改造後再熱器汽溫明顯升高。#10鍋爐未進行再熱器增容改造，雖然溫升略低於#9鍋爐，但明顯高於改造前。
#9鍋爐減溫水量較改造前有所提高，而#10鍋爐減溫水量整體上較改造前沒有提高。
在試驗工況下，鍋爐過熱器和再熱器受熱面壁溫均低於安全控制值，無超溫現象。
不及物動詞摘要
安陽電廠9號、10號鍋爐采用低氮燃燒器改造，可使氮氧化合物排放濃度降至450mg/Nm3以下，降幅約50%。同時，鍋爐效率得到提高，機組過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度維持在正常水平，機組經濟性得到保證。同時，對改善周邊大氣環境質量起到了積極作用，降低了SCR的運行成本，實現了經濟效益和環境效益的雙贏。
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