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1、600MW600MW锅炉低氮燃烧器改造可行性研究锅炉低氮燃烧器改造可行性研究 1 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 课题立项: 中国国电集团公司 20072008年度科技项目 负责单位: 浙江北仑发电厂 项目负责人：屠小宝 胡伟锋 2 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 1.浙江北仑发电厂，位于长江三角洲南部宁波市. 3 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 2.浙江北仑发电厂，是国内第一家利用世界 银行贷款建设的大型现代化火电厂，目前 有5台600MW亚临界机组正常运行。 另有2台1000MW超超临界机组正在建设中， 计划今年底投产一台，明年6月份二台机 组全部建成投产。 届时，全厂总
2、装机达500万千瓦。 4 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 5 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 3. 5台机组每年发电量180亿千瓦时左右，消 耗的原煤量达700万吨左右，大气污染物排 放量大，对当地大气环境产生了影响。 4.北仑发电厂锅炉排放的大气污染物主要有： 二氧化硫 氮氧化物 烟尘 6 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 5.五台锅炉均配置双室5电场静电除尘器，除尘 效率达99.9，烟尘排放已得到很好控制。 6.五台锅炉均配置石灰石湿法脱硫系统，脱硫率 在90%以上，二氧化硫排放也得到很好控制。 7 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 7. 北仑发电厂1、2号锅炉，NOx
3、排放浓度通常 在550750mg/Nm3。 8.北仑发电厂3、4、5号锅炉，NOx排放浓度 通常在650850mg/Nm3。 8 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 9.当前，浙江省氮氧化物（NOx）排放收费标准 为0.63元千克，五台机组仅NOx排放所需交 交纳的排污费，每年达三千多万元。 预计NOx排放收费标准还要大幅度提高。 10.降低氮氧化物（NOx)排放浓度，已成为北仑 发电厂当前的一项重要任务。 9 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 11. 北仑发电厂NOx排放浓度控制，分步实施： 第一步：通过试验和燃烧调整，将锅炉NOx排放 浓度控制在合理的水平上。 第二步：通过低氮燃烧器
4、改造和OFA系统改造， 使锅炉NOx排放浓度达到400mg/Nm3以下。 第三步：通过炉后烟气脱硝技术，使锅炉NOx排 放浓度达到更高的环保要求。 10 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 12. 北仑发电厂与浙江大学、浙江电试院等单位合作， 对5台600MW锅炉NOx排放控制进行了深入地试验研 究，通过运行调整手段，NOx排放浓度比投产初期 下降了150200mg/Nm3。 13.北仑发电厂五台600MW锅炉低氮燃烧器改造项目 已全面启动，计划在20082010年，三台锅炉 的燃烧器改造完成。 11 14 . 北仑发电厂常用煤种煤质变化范围： 属于中高挥发分的晋北烟煤 Mt : 712%
5、Aad : 1328% 一般在20%左右 Vad : 2229% Fcad : 4560% Qnet.ar : 1900024000kJ/kg 一般在21000kJ/kg左右 Stad : 0.61.8% 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 12 一、课 题 背 景一、课 题 背 景 15. 锅炉燃烧器改造目标： 提高燃烧器的磨损寿命； NOx排放浓度降至400mg/Nm3左右； 保持锅炉运行性能基本不变。 13 1 w 制造厂家： 美国燃烧工程公司（CE公司)。 w 锅炉类型： 亚临界压力、单汽包、一次再热、强制循环。 w 锅炉参数：炉膛宽度：19.558m 炉膛深度:16.432m 炉膛
6、容积热负荷：113kW/m2 燃烧器区域热负荷：1.498MW/m2 蒸发量(BMCR): 2008t/h w 燃烧器： 四角切向布置、摆动式直流燃烧器 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 #1锅炉 14 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 15 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 16 2 #1炉存在的问题 w 结查问题： 炉膛偏小，容积热负荷和壁面热负荷偏高， 燃烧器区域和屏式过热器易结查，煤种适应 性较差。 w 磨损问题： 炉膛尾部和烟道的流速较高，磨损比较严重。 w NOx排放：由于炉膛热负荷高，且炉膛高度比同类锅炉低
7、35m，对NOx生成有利，而还原区域不足，导 致炉膛出口NOx排放浓度偏高。 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 17 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 18 二二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 3 #1炉负荷对NOx的影响 19 二二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 4 #1炉燃烬风开度对NOx的影响 20 5 改造方案 1、保持燃烧器布置方式不变； 2、增加4层SOFA喷嘴和相应的SOFA燃烧器； 3、对部分原二次风喷嘴的流通面积进行修改； 4、一次风系统保持不变，但更换一次风喷嘴，以确保合 适的周界风流通
8、面积。 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 21 5 改造方案 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 22 5 改造方案 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 23 5 改造方案 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 24 6 改造方案性能预评估 7 NOx排放浓度降至400mg/Nm3以下； 8 锅炉飞灰含炭量和效率基本不变； 9 炉膛出口烟温基本不变，且热偏差有所减小； 10 炉膛结渣和高温腐蚀问题，通过适当燃烧调整可解 决。 二 二. . 1 1锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 25 1 w 制造厂家：
9、 加拿大BABCOCK w距顶层燃烧器3.5m处，前后各6只OFA喷口。 38 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 39 3、 #35锅炉现状分析 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 1) 燃烧器区域壁面热负荷过高； 2) 燃烧器结构使煤粉与二次风提前混合； 3) 一次风与二次风均旋流，火焰边界不明显； 4) 一次风量过大（98t/h)，已实施了风环改造； 5) 煤粉管之间煤粉浓度偏差较大，装可调节流孔板。 40 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 #35锅炉燃烧器区域壁面热负荷 41 四四. . #3#
10、3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 北仑发电厂#35锅炉磨煤机风环改造 42 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 北仑发电厂#5锅炉5D磨煤机煤粉浓度偏差 43 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 北仑发电厂#5锅炉5D磨煤机可调节流孔板 44 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 4、 #35锅炉运行调整 北仑发电厂#35锅炉，通过对锅炉燃烧调 整和配煤掺烧等手段，可降低锅炉NOx排放浓 度幅度达200300mg/Nm3，但由于结渣、高 温腐蚀、飞灰含炭量上升等影响，锅炉难以在 低NOx工况下
11、长期安全、经济运行。 45 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 5、东锅厂改造方案一 保持原燃烧器和燃尽风喷口布置不变，仅 将东锅厂低氮旋流燃烧器，更换原有燃烧器， 并对原二次风风箱作适当改造。 通过优化燃烧器结构以及优化风箱配风条 件，使炉膛出口过量空气系数从1.20降低1.15 ，以实现低氧燃烧 。 46 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 6、东锅厂改造方案二 最上层燃烧器不动，将下二层燃烧器下移，使燃烧 器区域壁面热负荷约为1650KWm2。燃烧器垂直间 距增加后，火焰中心约下降1.4m。 采用东锅自主型燃烧器更换原燃烧器。
12、加大燃烬风与上层燃烧器的间距，适当增加燃烬 风比率，使主燃烧器区域空气系数在0.91.0之间 。 47 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 7、东锅厂改造效果预测 方案一可使 NOx排放浓度达550mg/Nm3左右； 方案一 锅炉运行性能基本不变； 方案二可使NOx排放浓度达400mg/Nm3左右； 方案二能改善炉膛结渣状况； 均可使 燃烧器易损部件使用寿命6年以上； 48 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 8、英巴燃烧器改造方案 基础方案：在燃烧器和OFA喷嘴原有的位置上，更换成英巴燃 烧器和新OFA喷嘴。 备选方案1：在燃烧器原
13、有的位置上更换成英巴燃烧器，将 OFA喷嘴位置提高至上层燃烧器上方6.4m处，并更换成新的OFA 喷嘴。 备选方案2：根据炉膛宽度重新布置燃烧器间距，并更换成 英巴燃烧器；使用高速OFA系统，并将OFA喷嘴位置提高至上层 燃烧器上方12.7m处。 49 四四. . #3#3#5#5锅炉低氮燃烧器改造锅炉低氮燃烧器改造 9、英巴改造方案效果预测 方案过剩空气 系数 磨煤机 分离器 NOx未烬碳LHV Loss Mg/Nm3% 基础方案0.98静态37520.6 0.85静态3404.41.4 0.85动态3402.20.7 备选10.98静态3402.70.8 0.85静态3106.52.0 0
14、.85动态3104.01.2 备选20.85静态3001.70.5 50 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 1、英巴低氮旋流燃烧器特点 一次风切向进入燃烧器，出口有纵向均流槽 。 在喷口出口有八个半圆形煤粉浓缩器，沿圆周实现浓 淡分离。 二次风被分成三股（二次风、四次风、三次风），二 次风设计成轴向旋流可调节的形式。 在二次风外侧布置了风量少但流速较高的四次 风，有利于燃烧初期形成的NOx还原为N2。 51 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 英巴技术燃烧器 英巴技术燃烧器 52 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点
15、与应用 53 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 英巴OFA喷口 54 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 2、英巴低氮旋流燃烧器业绩 江苏常熟电厂三台650MW超临界机组，由哈锅厂设计 生产，应用英巴低氮燃烧器 。 新建锅炉应用英巴燃烧器，NOx排放浓度可以控制到 400mg/Nm3以下，飞灰含炭量在23%。 英巴燃烧器在一次风入口蜗壳处，比较容易出 现磨损现象，运行中需要特别关注 。 55 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 3、东锅（日立）低氮旋流燃烧器特点 采用径向煤粉浓缩器，获得外浓内淡的煤粉气流。
16、设置中心风管，通过调节中心风风量为运行油枪提供 最佳配风和燃煤时控制煤粉着为点。 采用双调风结构，分级供给燃烧用风，尽量使燃料中 挥发分挥发最完全。 二次风开度、三次风旋流强度可调，可以获得 希望的旋流强度和风量。 56 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 东锅厂自主型燃烧器 57 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 日立技术燃烧器 58 五五. . 低氮旋流燃烧器特点与应用 低氮旋流燃烧器特点与应用 4、日立低氮旋流燃烧器业绩 华能太仓电厂600MW超临界机组，每台锅炉配36只日 立HT-NR3低氮燃烧器 。 新建锅炉应用日立低氮燃烧器，NOx排放浓度可以控 制在350400mg/Nm3，
