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[摘 要]鸭河口电厂一期2×350MW机组W火焰锅炉于2016年进行低氮燃烧优化改造，改造后省煤器出口NOx浓度长期稳定在700 mg/Nm3以下，最低至400 mg/Nm3，配合SCR脱硝装置改造，实现了NOx稳定超低排放目标。
[关键词]W火焰锅炉 低氮燃烧 NOx 改造
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0061-01
近年来，随着国家节能减排工作的深入开展，同时环保标准逐步提高，对火力发电厂锅炉燃烧器提出了更高的要求。为响应国家节能减排政策，满足2016年10月底前河南省燃煤机组全部达到超低排放要求， 2016年4～10月份，南阳鸭河口电厂在#1机组A修、#2机组C修期间，实施低氮燃烧系统优化升级改造工程。鸭河口电厂一期2×350MW机组配套锅炉为法国STEIN公司技术设计，西班牙Babcock&Wilcox公司引进技术制造的W火焰锅炉，分别于1998年5月和1998年12月投产。低氮燃烧系统优化改造后，两台锅炉主要运行参数稳定达标，省煤器出口NOx浓度长期稳定在700 mg/Nm3以下，最低至400 mg/Nm3，配合SCR脱硝装置改造，实现了NOx稳定超低排放目标。
一、改造前锅炉存在问题：
1、锅炉NOx排放浓度高，省煤器出口NOx浓度在800～1200mg/Nm3，波动范围大且不稳定。下引一次风管线长走向不合理，易堵塞，关闭拱下一次风管线后NOx水平基本在1000 mg/Nm3以上，#1炉优化管线后NOx浓度基本在1000～1200mg/Nm3，#2炉NOx浓度基本在800～1000mg/Nm3。
2、壁式再热器频繁拉裂、爆管。
3、火焰中心低，冷灰斗区域水冷壁频发超温爆管。
4、给粉机下粉不畅，燃烧不稳定。
二、燃烧系统优化升级目标及总体思路
根据锅炉NOx超低排放低于50mg/Nm3的需求，改造目标确定为NOx长期稳定在600～800mg/Nm3以内，满负荷工况下不超过800mg/Nm3。在现有燃烧设备的基础上优化升级改造，降低省煤器出口NOx浓度，结合增加一层SCR催化剂，达到W火焰锅炉满足超低排放要求，本次燃烧系统系统优化升级改造的总体思路如下：
1、增加还原区高度，提高炉内空气分级程度;
2、对一次风进行改造，实现燃料分级燃烧，改善着火条件;
3、拱上配风进行调整，避免空气与煤粉的过早混合，降低NOx生成;
4、局部优化拱下配风，实现下炉膛分级送风;
5、优化设计参数，燃烧器各喷口面积相应调整。
6、一次风管道配合燃烧器改造合二为一，优化管道布置，降低阻力，增加给粉机下粉稳定性。
三、优化升级改造方案
1、燃烧器布置
改造将重新调整拱上一次风/二次风喷口布置，将拱上36只一次风两两集中，通过煤粉汇集三通管合二为一，单侧拱上分成9组一次风单元，每个一次风单元含燃烧器和煤粉汇集三通管，并对应一个一次风喷口，全炉共18个。
2、燃烧器喷口改造
改造后将原36只燃烧器两两合一合并成18只，前后各9只。煤粉燃烧器由一次风管和弯头组成，一次风出口设置稳焰齿和周界风小扩锥。
一次风煤粉气流通过入口方圆节进入，沿一次风管、弯头和喷口送入炉膛，在弯头和出口导向扩锥的作用下实现燃料分级，一部分煤粉面向炉内中心高温火焰，并与回流的高温烟气混合，其余在背火侧送入炉膛。周界风在燃烧器停运时可提供冷却用风保护，防止喷口结焦，且不妨碍炉内高温烟气回流至喷口根部，为燃烧初期提供着火热，促进煤粉着火燃烧。
3、二次风改造
改造后拱下二次风采用圆喷口，向下倾斜30°布置，全炉共布置20只，前后墙各10只。
改造后的拱上二次风和拱下二次风、三次风分别占总风量的38.27%、5.89%和14.27%，配合上炉膛燃尽风的进入，有利于形成合理的分级配风，使拱下主燃烧区域处于还原性气氛，对于抑制NOx排放也更为有利。炉膛四角靠近侧墙区域布置有二次风口和燃尽风口，形成了贴近侧墙的风墙，可在水冷壁壁面形成保护层，避免结焦和高温腐蚀。
4、燃尽风系统改造
改造取消原有燃尽风系统，更换为直流+旋流燃尽风调风器，燃尽风调风器数量共22个，前后墙各11个，其中中间18个直流+旋流燃尽风调风器，角部4个直流风喷口。
5、拱上二次风箱及风道改造
改造原拱上二次风箱，布置18个分风箱及挡板为燃尽风提供风量分配及调节。
改造后的每个分风道的C小风道取消，仅保留A、B小风道。
6、煤粉管道及其他设备
改造后燃烧方式改变，燃烧器一次风合二为一，数量由36只减少为18只。
7、燃油装置、火检系统
改前燃油点火装置共18只，油枪采用蒸汽雾化，出力1400kg/h，改造成机械雾化小流量油枪，出力：～800kg/h。
四、改造后运行及调整情况
#1锅炉于2016年 7月10日改造后投运，#2锅炉于2016年 10月26日改造后投运，锅炉运行情况整体良好，改造效果明显，配合SCR脱硝装置改造，实现了NOx稳定超低排放目标。
#1炉改造后，电厂协同改造厂家进行燃烧系统调试、测试工作，测试数据见表1：
说明：#1炉改造后二次风道阻力增加，高负荷（310MW）以上时氧量偏低，为了减小阻力，所有风箱及风门挡板全开，主要工作放在了不同负荷段运行情况测试。
通过不同负荷段调整试验可以看出，随着负荷升高NOx呈现升高趋势，在满负荷时若氧量充足NOx在700 mg/m3左右。
四、结论
南阳鸭河口电厂对#1、2锅炉低氮燃烧系统进行了优化升级，改造后运行情况良好，各项参数达到或超过了预期目标，为国内同类型W型锅炉改造树立了成功的标杆，已经走在了国内W火焰锅炉低氮燃烧系统优化升级的前列。
参考文献
[1] 南阳鸭河口电厂一期锅炉低氮燃烧技术优化改造方案2016年4月.
[关键词]W火焰锅炉 低氮燃烧 NOx 改造
中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0061-01
近年来，随着国家节能减排工作的深入开展，同时环保标准逐步提高，对火力发电厂锅炉燃烧器提出了更高的要求。为响应国家节能减排政策，满足2016年10月底前河南省燃煤机组全部达到超低排放要求， 2016年4～10月份，南阳鸭河口电厂在#1机组A修、#2机组C修期间，实施低氮燃烧系统优化升级改造工程。鸭河口电厂一期2×350MW机组配套锅炉为法国STEIN公司技术设计，西班牙Babcock&Wilcox公司引进技术制造的W火焰锅炉，分别于1998年5月和1998年12月投产。低氮燃烧系统优化改造后，两台锅炉主要运行参数稳定达标，省煤器出口NOx浓度长期稳定在700 mg/Nm3以下，最低至400 mg/Nm3，配合SCR脱硝装置改造，实现了NOx稳定超低排放目标。
一、改造前锅炉存在问题：
1、锅炉NOx排放浓度高，省煤器出口NOx浓度在800～1200mg/Nm3，波动范围大且不稳定。下引一次风管线长走向不合理，易堵塞，关闭拱下一次风管线后NOx水平基本在1000 mg/Nm3以上，#1炉优化管线后NOx浓度基本在1000～1200mg/Nm3，#2炉NOx浓度基本在800～1000mg/Nm3。
2、壁式再热器频繁拉裂、爆管。
3、火焰中心低，冷灰斗区域水冷壁频发超温爆管。
4、给粉机下粉不畅，燃烧不稳定。
二、燃烧系统优化升级目标及总体思路
根据锅炉NOx超低排放低于50mg/Nm3的需求，改造目标确定为NOx长期稳定在600～800mg/Nm3以内，满负荷工况下不超过800mg/Nm3。在现有燃烧设备的基础上优化升级改造，降低省煤器出口NOx浓度，结合增加一层SCR催化剂，达到W火焰锅炉满足超低排放要求，本次燃烧系统系统优化升级改造的总体思路如下：
1、增加还原区高度，提高炉内空气分级程度;
2、对一次风进行改造，实现燃料分级燃烧，改善着火条件;
3、拱上配风进行调整，避免空气与煤粉的过早混合，降低NOx生成;
4、局部优化拱下配风，实现下炉膛分级送风;
5、优化设计参数，燃烧器各喷口面积相应调整。
6、一次风管道配合燃烧器改造合二为一，优化管道布置，降低阻力，增加给粉机下粉稳定性。
三、优化升级改造方案
1、燃烧器布置
改造将重新调整拱上一次风/二次风喷口布置，将拱上36只一次风两两集中，通过煤粉汇集三通管合二为一，单侧拱上分成9组一次风单元，每个一次风单元含燃烧器和煤粉汇集三通管，并对应一个一次风喷口，全炉共18个。
2、燃烧器喷口改造
改造后将原36只燃烧器两两合一合并成18只，前后各9只。煤粉燃烧器由一次风管和弯头组成，一次风出口设置稳焰齿和周界风小扩锥。
一次风煤粉气流通过入口方圆节进入，沿一次风管、弯头和喷口送入炉膛，在弯头和出口导向扩锥的作用下实现燃料分级，一部分煤粉面向炉内中心高温火焰，并与回流的高温烟气混合，其余在背火侧送入炉膛。周界风在燃烧器停运时可提供冷却用风保护，防止喷口结焦，且不妨碍炉内高温烟气回流至喷口根部，为燃烧初期提供着火热，促进煤粉着火燃烧。
3、二次风改造
改造后拱下二次风采用圆喷口，向下倾斜30°布置，全炉共布置20只，前后墙各10只。
改造后的拱上二次风和拱下二次风、三次风分别占总风量的38.27%、5.89%和14.27%，配合上炉膛燃尽风的进入，有利于形成合理的分级配风，使拱下主燃烧区域处于还原性气氛，对于抑制NOx排放也更为有利。炉膛四角靠近侧墙区域布置有二次风口和燃尽风口，形成了贴近侧墙的风墙，可在水冷壁壁面形成保护层，避免结焦和高温腐蚀。
4、燃尽风系统改造
改造取消原有燃尽风系统，更换为直流+旋流燃尽风调风器，燃尽风调风器数量共22个，前后墙各11个，其中中间18个直流+旋流燃尽风调风器，角部4个直流风喷口。
5、拱上二次风箱及风道改造
改造原拱上二次风箱，布置18个分风箱及挡板为燃尽风提供风量分配及调节。
改造后的每个分风道的C小风道取消，仅保留A、B小风道。
6、煤粉管道及其他设备
改造后燃烧方式改变，燃烧器一次风合二为一，数量由36只减少为18只。
7、燃油装置、火检系统
改前燃油点火装置共18只，油枪采用蒸汽雾化，出力1400kg/h，改造成机械雾化小流量油枪，出力：～800kg/h。
四、改造后运行及调整情况
#1锅炉于2016年 7月10日改造后投运，#2锅炉于2016年 10月26日改造后投运，锅炉运行情况整体良好，改造效果明显，配合SCR脱硝装置改造，实现了NOx稳定超低排放目标。
#1炉改造后，电厂协同改造厂家进行燃烧系统调试、测试工作，测试数据见表1：
说明：#1炉改造后二次风道阻力增加，高负荷（310MW）以上时氧量偏低，为了减小阻力，所有风箱及风门挡板全开，主要工作放在了不同负荷段运行情况测试。
通过不同负荷段调整试验可以看出，随着负荷升高NOx呈现升高趋势，在满负荷时若氧量充足NOx在700 mg/m3左右。
四、结论
南阳鸭河口电厂对#1、2锅炉低氮燃烧系统进行了优化升级，改造后运行情况良好，各项参数达到或超过了预期目标，为国内同类型W型锅炉改造树立了成功的标杆，已经走在了国内W火焰锅炉低氮燃烧系统优化升级的前列。
参考文献
[1] 南阳鸭河口电厂一期锅炉低氮燃烧技术优化改造方案2016年4月.