300MW机组低氮燃烧器改造后燃烧控制措施浅析
冯宪彬
（大唐信阳华豫发电公司，河南 信阳 464100）
【摘 要】某300MW电厂四角切圆燃烧方式进行烟气脱硝改造后，在控制氮氧化物生成、燃烧稳定与安全性以及汽温偏低等方面以实验数据为依托进行了分析。结果表明:分级低氮燃烧方式与燃烧的稳定性是相对的；上层SOFA 风的开度对氮氧化物排放的控制及对消除热偏差有显著效果；中低负荷下，低氮燃烧造成炉渣含碳量增加；中低负荷低氮燃烧前屏易超温，主再热汽温偏低，热偏差大。
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关键词 低氮；SOFA；氮氧化；炉渣含碳量；热偏差
1低氮燃烧器改造
改造目的：燃烧器及配风方式在改造后，主要是为了实现了炉膛内部真正的浓淡分离和浓相相对集中达到炉内燃烧梯度分级要求，实现最初的降低NOx和着火稳定性目的。但改造后存在前屏易超温、热偏差较大、再热汽温偏低以及单C制粉系统运行主再热汽温均偏低的现象。且采用的低氧分级燃烧技术对锅炉的稳燃有一定的影响。
2低氮燃烧器改造后稳定燃烧分析
2.1低氧燃烧控制氮氧化物与稳定燃烧分析
根据低氮燃烧的要求，炉膛的主燃烧区域减小过量空气系数，进行贫氧燃烧，降低主燃烧区域的炉温，来抑制氮氧化物的生成。但过低的氧量控制，使锅炉燃烧的稳定性及安全性大大折扣。以高负荷300MW为例，将总风量由改造前的80%降至70%~75%，调整关小主燃烧区域的辅助风挡板，SOFA1-3层采用SOFA1：80%；SOFA2：100% SOFA3：100%配风方式，与之前的大风量，SOFA风挡板不开或小开度相比，SCR入口氮氧化物有了显著下降，但此种配风方式下炉膛抗扰能力下降，炉膛风箱差压只能维持在600pa左右，严重偏离该炉改造前给定的优化值850pa以上。在风烟系统主要辅助设备出现故障时及煤质突变时，很可能造成灭火，所以安全起见，只能适当增加氧量或者关小上层SOFA风挡板。
2.2分级梯度燃烧控制氮氧化物与稳定燃烧分析
此次改造从燃烧方面控制氮氧化物的排放上讲，改造范围较小，实际控制上只能实行水平浓淡燃烧加配风调整手段，低负荷运行时仅仅能满足稳定燃烧，燃烧效率上讲又有所下降。负荷较高时，燃烧稳定，抗扰能力较强，分级梯度燃烧可以发挥明显作用。低负荷以负荷150MW为例，总风量控制在45%～50%由于炉膛风箱差压的限制，上层sofa风开度不能很大，每层开度的大小将影响汽温的热偏差，严重时达到40度，且任一层SOFA风开大至50%以上后，会造成B层火检短闪，严重影响燃烧的稳定性。所以从客观上讲，150MW负荷基本上是用SOFA风来调整热偏差，分级低氮燃烧的基本未能实现。氮氧化物此时只是跟氧量量控制的大小有明显的关系。
300MW工况下,由于燃烧稳定，抗扰能力强，加上制粉系统运行较多，上层带粉三次风可以减少下层给粉机转速，分级梯度燃烧相对明显，氮氧化物得到有效控制。列举参数：SOFA风1-3三层开度分别为：50%100%100%总风量72%，SCR入口氮氧化物测量值为506mg/m3，主再热汽温536度、535度；各参数在正常范围内，燃烧稳定，火焰电视金黄色，火检正常无波动现象。说明高负荷时分级燃烧效果较好，即可可以保证燃烧稳定，氮氧化物排放又能得到有效控制。
2.3SOFA风在各负荷下的作用
低负荷（180MW以下）SOFA风在分级燃烧中的效果不大，主要是根据制粉系统运行方式不同来调整汽温的热偏差，随着负荷（180～220MW）的增加，SOFA风开度不断加大，分级梯度燃烧也越来越明显。为保证实验数据对比最大化，现已300MW负荷为例。按分级梯度燃烧最优化调整，取参数：SOFA风1～3三层开度分别为：50%100% 100%总风量72%，SCR入口氮氧化物测量值为506mg/m3，主再热汽温536度、535度。关闭上层SOFA风开度，调整开大下层辅助风挡板稳定运行20分钟，发现SCR入口氮氧化物上升至680。两种调整方式，炉膛火焰金黄色，火检正常，但氮氧化物有明显的区别，所以高负荷是SOFA风的开大可以有效的抑制氮氧化物的排放。
3低氮燃烧器改造后对汽温的影响与控制
3.1100%MCR负荷下对汽温的影响与控制
在300MW负荷时，两侧偏差总体来看较小。当把SOFA摆角SOFA1，3角前推到底，2，4后拉到底，切圆变大，可使两侧烟温偏差在15°以内，过热器、再热器介质温度偏差也较小，A侧略偏高。225MW 负荷和150MW负荷时，偏差较大，SOFA调整后，偏差也有减小的趋势。
3.250%MCR负荷下对汽温的影响与控制
150MW负荷时B/C制粉运行，氧量设定4.9%(30分钟稳定后参数）时开关上层sofa层辅助风观察汽温变化。发现单独开启sofa层的sofa1和sofa2开启会加大汽温偏差，减温水量增加由于汽温偏差加大曾投减温水后机侧主再热汽温会下降；单独开启sofa3层后汽温偏差会减少但是由于是一侧下降一侧上涨机侧总的趋势上涨不明显；关闭sofa层辅助风，适当开启下层风门维持风箱差压300pa左右后主气温能上涨到537（机侧）左右，再热气温528（机侧）左右，两侧偏差不大均上涨趋势。减温水量增加较少。
单套C制粉系统运行150WM的情况：主再热汽温进行观察，发现150MW单套C制粉系统运行时主汽温519度左右，再热汽温499度左右（稳定30分钟的情况）SOF层辅助风门SOF3开大可以缓解主再热汽温的偏差但是主再热汽温仍偏低。在保证安全的前提下适当开启SOF3层辅助风门将D层投运D2或者D3给粉机，提高火焰中心时主再热汽温上涨明显主汽温527左右再热汽温512左右（观察30分钟，持续上涨中）。
综合分析，低负荷B/C制粉系统运行时关闭上层sfoa层辅助风门对提高主再热汽温，减小减温水量效果较好。低负荷单套C制粉系统运行时在保证安全的前提下适当投运D层D2/D3给粉机对提高主再热汽温效果明显。
4低氮燃烧器改造后对炉渣含碳量影响
4.1一次风压降低对炉渣含碳量的影响
由于在分级燃烧的条件下，主燃区二次风投量较少，底部托举风风量减小，导致炉渣含碳量较高，考虑降低一次风压，从而降低一次风刚度延长煤粉在主燃区的停留时间，达到减少炉渣含碳量的方法。
4.2降低A层给粉机转速对炉渣含碳量的影响
降低A层给粉机转速后炉渣的含碳量显著降低，由9.14%下降到7.35%。但A层给粉机转速较高具有稳燃作用，低负荷降低该层转速虽然降低了炉渣含碳量，但对安全稳定燃烧造成一定的影响。
5建议
（1）100%MCR负荷，按照低氮方式运行时，SCR入口处NOx浓度低于450mg/m3，且主汽温度保持在535℃以上，建议300MW负荷时按照分级梯度燃烧控制。
（2）75%MCR负荷低氮方式运行时，NOx浓度低于450mg/m3，但此时炉渣含碳量较高（>10%），建议将A层给粉机转速降至530r/min 左右，同时还可采取的措施是尽量加大最底层托火风AA1和AA2开度，减少主燃区其他二次风开度。这样应能降低炉渣含碳量。
（3）50%MCR低负荷运行，由于这种情况下锅炉效率已经较差，若按照低氮方式运行更会进一步牺牲经济性使效率进一步降低。且入炉煤热值有波动，若热值较低，按低氮方式减小主燃区二次风门开度有熄火的风险。建议150MW等低负荷时不按低氮方式运行，保持主燃区充足的二次风和氧量，完全关闭SOFA风。
（4）氧量以SCR入口氧量为准，控制在3.5%至6之间，270MW以上控制氧量3.5%，150氧量控制在5%，这样可以兼顾NOX与经济性。
（5）一次风压控制在2800至3200，目前一期掺配有烟煤，但因烟煤发热量低，存在干燥无灰基挥发份虚高情况。要求低负荷一次风压控制在2800Pa，高负荷控制在3200Pa，这样可以保证一、二次风动量比。
（6）燃尽风共三层，目前最上层反切最大，中层向右5度（中间位），下层向右10度（正切）。可通过调整燃尽风不同组合方式控制汽温偏差。15日白班240MW全开上层燃尽风对汽温偏差调整有效。
（7）为保证低负荷二次风动量，二次风箱差压任何时候不允许低于200Pa。
6结论
低氮燃烧器改造后，由于改造较少，低负荷目前不满足分级燃烧，应以稳燃为主，保证底层托举风量与给粉量，SOFA风参与调整热偏差；中负荷，可以达到分级梯度燃烧条件，但应注意底部托举风过小影响炉渣含碳量，高负荷严格实行分级梯度燃烧。低氮燃烧控制氧量，贫氧燃烧是基本手段。
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参考文献
［1］大唐信阳发电有限责任公司1#锅炉低氮燃烧调整试验初步报告[R].2014,02.
［2］大唐信阳华豫发电有限责任公司锅炉运行规程[Z].2011,08.
［责任编辑：刘展］