低氮燃烧-四角切园锅炉改造案例

作者: admin123 日期: 2015-09-30 13:39:06 人气: - 评论: 0


A 项目概况:

淮南田家庵电厂#6锅炉为上海锅炉厂生产的300MW亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉,2005年底投入运行。该炉采用四角切圆摆动式直流燃烧器,炉膛出口NOx排放设计值为530mg/Nm3O2=6%),实际排放测试最大值在650mg/Nm3左右。通过可行性研究,决定采用空气分级低NOx燃烧技术对#6炉燃烧器进行改造,同时进行现有大油枪装置的升级改造。

锅炉基本情况及型式

淮南田家庵电厂#6炉为上海锅炉厂生产的1025t/h亚临界燃煤锅炉,机组于2005年底投产。锅炉采用四角切向燃烧,燃用烟煤,燃烧器采用的是美国燃烧工程公司技术,WR型直流式煤粉燃烧器。燃烧器四角布置,燃烧器的一次风喷嘴采用上下浓淡分离技术,一、二次风喷嘴间隔布置的WR型直流式煤粉燃烧器,顶部设有独立二次风口。每台炉16只一次风喷嘴、20只二次风喷嘴、8只燃尽喷嘴。底层4只一次风喷嘴于2006年改造为微油点火燃烧器,采用大唐节能科技的微油点火。燃烧器风箱中设有3层共12只简单机械雾化油枪,油枪总出力为30%BMCR.锅炉配置四台钢球磨煤机,制粉系统采用乏气送粉方式。

设备简况:

序号

项目名称

设 计 数 据

1

锅炉型号

SG-1025/17.5-M883

2

锅炉型式

亚临界压力、一次中间再热、控制循环汽包炉

3

布置型式

单炉膛Π型,平衡通风,四角同心反切园燃烧,摆动燃烧器调温,固态机械排渣,全钢架、悬吊式、露天布置

4

制造厂家

上海锅炉厂

5

制造日期

20041    / #6

6

安装日期

20051   / #6

7

投产日期

200511   / #6

8

炉膛截面

宽度14022mm,深度11760mm,炉顶管标高58000mm

9

锅炉其它数据

炉顶大板梁标高66900mm,尾部烟道深度9234mm,锅炉房总深度G-M排柱36.4m。最上层一次风/煤粉喷嘴到屏底距离超过20000mm

主要设计参数:

序号

项 目

名 称

MCR

额定负荷

高加全切

75%

50%

30%

定 压 运 行

滑压运行

1

电负荷

MW

332.9

300

300

244.5

175.5

115.6

2

过热蒸汽流量

T/h

1025

907

787.5

717.5

512.5

410

3

汽包工作压力

MPa

18.84

18.70

18.04

15.18

10.23

6.52

4

过热蒸汽出口压力

MPa

17.5

17.41

17.13

17.02

11.56

9.2

5

过热蒸汽出口温度

541

541

541

541

541

541

6

再热蒸汽流量

T/h

845.4

811.2

784.2

554

375.7

241

7

再热蒸汽进口压力

MPa

3.69

3.53

3.5

2.41

1.61

0.98

8

再热蒸汽出口压力

MPa

3.49

3.34

3.31

2.26

1.50

0.91

9

再热蒸汽进口温度

321.1

316.4

319.4

295.6

302.4

305.5

10

再热蒸汽出口温度

541

541

541

541

541

530

11

省煤器进口给水压力

MPa

20.1

18.9

 

 

 

 

12

省煤器进口给水温度

281

278

177

253.9

232.

208.9

13

饱和蒸汽温度

364.67

359.78

357.72

356.56

325.67

306.28

14

过热器减温水温度

175.4

171

174.4

162.5

151.2

141.7

15

过热器Ⅰ级减温水量

T/h

17.3

22

84.4

40.2

27.6

12.1

16

过热器Ⅱ级减温水量

T/h

6.0

7

10

13

9

4.0

17

排烟温度修正前

138.3

136.7

121.1

124.14

118.9

93.9

18

排烟温度修正后

132.2

130.6

116.1

117.2

109.4

86.7

19

锅炉效率

%

91.95

92.01

92.77

92.35

92.20

93.76

热损失及热负荷:

序号

项 目 名 称

MCR

额定负荷

高加全切

75%

50%

30%

定 压 运 行

滑 压 运 行

1

排烟热损失

%

4.94

4.87

4.22

4.53

4.11

2.21

2

燃料中含水份热损失

%

0.89

0.89

0.88

0.89

0.88

0.87

3

氢的燃烧热损失

%

3.80

3.80

3.75

3.76

3.75

3.56

4

空气中含水份热损失

%

0.09

0.09

0.08

0.09

0.09

0.08

5

未完全燃烧热损失

%

1.20

1.20

1.20

1.20

1.68

2.16

6

辐射热损失

%

0.17

0.18

0.18

0.25

0.35

0.52

7

其它热损失

%

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

8

高位热效率

%

87.86

87.92

88.64

88.24

88.10

89.59

9

炉膛容积热负荷

KJ/hm³

397×10³

385.3×10³

375.8×10³

272×10³

189.97.9×10³

122.9×10³

10

炉膛断面热负荷

KJ/hm²

17.4×106

16.9×106

16.5×106

11.9×106

8.34×106

5.39×106

11

燃烧区热负荷

KJ/hm²

4.02×106

3.92×106

3.83×106

2.78×106

1.94×106

1.25×106

12

净热输入

KJ/h

3133×106

3041×106

2926×106

2142×106

1458×106

939×106

13

燃烧器摆动角度

10

16

-5

30

25

14

14

过剩空气系数

%

25

25

25

30

25

25

15

燃烧器投运层数

1-4

1-4

1-4

2-4

3-4

2-3

16

燃料消耗量

T/h

140.26

136.28

133.02

96.53

67.24

43.50

烟气温度(℃)

序号

项目名称

MCR

额定负荷

高加全切

75%

50%

40%

定 压 运 行

滑 压 运 行

1

炉膛出口

1348.9

1349.4

1328.9

1289.4

1205.0

1100.6

2

墙式再热器进口

1348.9

1349.4

1328.9

1289.4

1205.0

1100.6

3

墙式再热器出口

1348.9

1349.4

1328.9

1289.4

1205.0

1100.6

4

过热器炉顶管进口

1348.9

1349.4

1328.9

1289.4

1205.0

1100.6

5

过热器炉顶管出口

1348.9

1349.4

1328.9

1289.4

1205.0

1100.6

6

分隔屏进口

1348.9

1349.4

1328.9

1289.4

1205.0

1100.6

7

分隔屏出口

1165.6

1161.1

1146.7

1081.7

985.6

882.8

8

后屏过热器进口

1160.6

1136.1

1130.6

1081.7

985.6

882.8

9

后屏过热器出口

1066.7

1061.1

1047.2

980.0

880.6

779.4

10

屏式再热器进口

1066.7

1061.7

1047.2

980.0

880.6

779.4

11

屏式再热器出口

950.0

943.9

931.7

863.9

769.4

676.1

12

水冷壁后墙悬吊管进口

950.0

943.9

931.7

863.9

769.4

676.1

13

水冷壁后墙悬吊管出口

942.8

936

924.4

856

761.1

667.8

14

末级再热器进口

942.8

936

924.4

856

761.1

667.8

15

末级再热器出口

862.8

856.7

846.7

785

702.2

622.8

16

水冷壁管屏进口

862.8

856.7

846.7

785

702.2

622.8

17

水冷壁管屏出口

837.8

831.7

821.7

759

676.1

597.2

18

末级过热器进口

837.8

831.7

821.7

759

676.1

597.2

19

末级过热器出口

763.3

758.3

749.4

697.8

631.7

575.0

20

蒸汽冷却管进口

763.3

758.3

749.4

697.8

631.7

575.0

21

蒸汽冷却管出口

756.1

751

742.2

690.6

623

566.7

22

低过垂直部分进口

755.6

756.1

751

742.2

690.6

623

23

低过垂直部分出口

720

715

710

658.9

595.6

538.9

24

转向室省煤器悬吊管进口

720

715

710

658.9

595.6

538.9

25

转向室省煤器悬吊管出口

707.8

702.8

696.7

646.7

583.3

526.7

26

转向室包覆管进口

707.8

702.8

696.7

646.7

583.3

526.7

27

转向室包覆管出口

693.9

688.9

682

632.8

567.8

508.3

28

低过水平部分进口

693.9

688.9

682

632.8

567.8

508.3

29

低过水平部分出口

450

448.3

453.3

423

386

342

30

省煤器悬吊管进口

450

448.3

453.3

423

386

342

31

省煤器悬吊管出口

444.4

442

443.9

417.2

379.4

340.6

32

省煤器进口

444.4

442

443.9

417.2

379.4

340.6

33

省煤器出口

364.4

361.7

316.1

332.2

296.7

260.6

34

空气预热器进口

364.4

361.7

316.1

332.2

296.7

260.6

35

空气预热器出口

138

136.3

121

124.4

118.9

93.9

烟气与空气流量:(kg/h

序号

项目名称

MCR

额定负荷

高加全切

75%

50%

30%

定 压 运 行

滑压运行

1

预热器进口空气

1106871

1077296

1051918

800497

52497

426150

2

预热器出口空气

1030213

1001545

976620

725653

451904

355388

3

预热器进口烟气

1313910

1274276

1243730

936005

626714

404184

4

预热器出口烟气

1390569

1350027

1319027

1010849

699743

474946

5

空气到烟气漏风量

76658

75751

75298

74844

73030

70762

空气温度:(℃)

序号

项目名称

MCR

额定负荷

高加全切

75%

50%

30%

定 压 运 行

滑压运行

1

空气预热器进口空气

20

20

20

20

20

40

2

空气预热器出口空气

328.9

326.7

286.1

306.7

282.8

242.8

烟气系统阻力:

项目名称

单位

设计数据

  

烟气侧

各项阻力

炉膛

Pa

37.4

 

后屏至省煤器出口

Pa

625.7

 

后烟井静压差

Pa

298.7

 

空气预热器进口前烟道

Pa

210

 

空气预热器

Pa

933.8

 

空气预热器出口烟道

Pa

305

 

 

烟气侧总阻力

Pa

2410

炉膛出口至空预器出口烟道

燃烧器

一次风阻力

Pa

500

 

二次风阻力

Pa

1000

 

三次风阻力

Pa

 

 

空气侧

设计煤种

Pa

435.6

空气预热器侧

校核煤种A

Pa

373.4

 

校核煤种B

Pa

483.3

 

燃烧器

设计参数

一次风风率

%

25

 

一次风出口速度

m/s

24

 

一次风风温

60

 

二次风风率

%

70

 

二次风出口速度

m/s

45

 

二次风风温

320

 

大油枪系统:

燃烧器装有3层(12支)进退式简单机械雾化油枪,油枪出力分别为0.8t/h 1.3 t/h 1.8t/h,以适应不同运行工况的需要。

设计燃料特性

锅炉的设计煤种为烟煤,设计煤质和校核煤质见表。

序号

项目名称

符号

单位

设计煤种

校核煤种A

校核煤种B

1

应用基碳

Cy

%

49.8

49.75

55.14

2

应用基氢

Hy

%

3.16

2.86

3.47

3

应用基氮

Ny

%

0.63

0.95

1.03

4

应用基氧

Oy

%

5.76

4.34

6.39

5

应用基硫

Sy

%

0.65

0.72

0.56

6

应用基灰分

Ay

%

31

39.12

25.41

7

应用基水分

Wy

%

9

2.26

8

8

应用基挥发分

Vy

%

16.9

14.7

26.1

9

高位发热量

Hy

kJ/kg

20489.73

19939.17

22879.7

10

低位发热量

Ly

kJ/kg

19542.93

19234.21

21888.63

11

可磨性系数

HGI

%

68

64

71

12

灰变形温度

t1

1400

1450

1400

13

灰软化温度

t2

1450

1500

1460

14

灰熔化温度

t3

1500

1500

1500

 近年入厂煤年均统计

煤种

来源

2011

所占比例%

水分%

灰分%

%

挥发分%

低位发热量kJ/kg

混煤

淮南矿务局

78

6.84

33.53

0.48

42.10

18682

混煤

国投新集

16

5.93

36.93

0.47

41.99

17646

混煤

山西焦煤集团

2

8.12

38.83

1.70

33.33

16242

混煤

淮南地方矿

4

9.43

41.49

0.47

42.15

14514

设计和校核煤种的煤质及灰成分分析表

     

符号

单位

设计煤种

实际煤种

全水分

Mar

%

9

6.3

收到基灰分

Aar

%

31

34.24

干燥无灰基挥发分

Vdaf

%

28.15

41.98

收到基碳

Car

%

49.8

49.05

收到基氢

Har

%

3.16

3.49

收到基氧

Oar

%

5.76

4.91

收到基氮

Nar

%

0.63

0.52

收到基全硫

St.ar

%

0.65

0.44

收到基低位发热量

Qnet.ar

kJ/kg

19520

18600

哈氏可磨指数

HGI

 

68

 

变形温度

DT

1400

 

软化温度

ST

1450

 

熔化温度

FT

1500

 

B 改造的目的:

燃烧器改造完成后,要求同时达到下述目标:保持锅炉原有的出力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、锅炉效率等;过热器减温水流量不超过原设计值;再热器减温水流量不超过基准试验值;在40-100%BMCR负荷,省煤器出口CO含量<80µL/LNOx排放<300mg/Nm3O2=6%)、飞灰含碳量不大于1.5%。改造工程拟在今年年底#6机组大修中实施。

改造后达到的技术经济指标

目前#6NOx排放最高达630 mg/Nm3。本次改造目标:改造后锅炉的控制模式基本维持不变,使锅炉的稳燃能力得到显著提高,并降低NOx的排放,锅炉运行必须具备安全性、经济性及可操作性。由于锅炉投运的煤质与设计煤质相差较大,燃烧系统能够扩大煤种适应性,防止结渣与高温烟气腐蚀。

燃烧器改造完成后,要求同时达到下述目标:锅炉保持原有的性能设计参数,如出力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、锅炉效率;过热器减温水流量不超过原设计值;再热器减温水流量不超过基准试验值。

改造后需达到的经济指标:

1污染物NOx的排放:40-100%负荷,NOx排放浓度在任何负荷工况下不大于300mg/Nm3CO排放浓度不大于80µL/L,飞灰可燃物不大于1.5%

2锅炉最低不投油稳燃负荷:40%BMCR

3锅炉效率:不低于改造前运行值。

4一、二次汽温运行值不低于改造前。

5锅炉原燃烧调整运行操作模式及要求不改变,并可适应挥发份15%40%的煤种变化,既:贫煤、次烟煤、烟煤等,煤种适应范围扩大。

6改造后炉膛不结渣,不发生高温腐蚀等情况。

7燃烧设备使用寿命保证在10万小时以上。

C 锅炉现存不利于Nox减排的主要问题

田厂1025t/h锅炉燃烧器形式及布置方式为早期的锅炉稳燃技术, Nox排放也相对降低,但与现代优化燃烧降低Nox排放新技术相比,存在如下缺陷。

1.锅炉现用浓淡分离直流式燃烧器,浓、淡分离技术是利用煤粉管弯头前折射块加弯头形式,其煤粉浓淡分离效果较差(<0.5),同时局部阻力也大。此结构不能充分发挥浓、淡分离直流式燃烧器Nox的减排效果。

2.燃烧器喷嘴出口煤粉为垂直浓、淡。炉膛内组织煤粉燃烧,其浓粉段为相对缺氧层,此一段面水冷壁处相对缺氧、易产生还原气纷,造成水冷壁的结焦和高温腐蚀。为降低Nox若在主燃区域控制剩空气系数a1,切会加重水冷壁处的缺氧、加重水冷壁的高温腐蚀和结焦。

3.该炉原设计CE燃烧技术为一次风垂直浓淡分离,二次风与一次风同心反切。此技术虽然降低了四角布置切圆燃烧锅炉的烟温偏差,但对降低NOx的生成不利(炉膛燃烧断面中心同为富氧区)。

4.锅炉原设计燃烬风OFA喷嘴紧贴上层煤粉燃烧器(基本处于炉膛主燃区域),此风参于锅炉主燃区的燃烧,使在主燃区生成的Nox无还原空间。

D改造方案

针对目前燃烧设备及布置存在的问题,采用本公司独特的CEE燃烧技术(安全、经济、稳定、低氮燃烧、合理配风)进行改造,并在改造后保留和增强其原炉膛的稳燃性能及优势。

其改造范围包括:煤粉燃烧器、二次风喷嘴、SOFA喷嘴、SOFA风室、角水冷壁管屏及风门调节机构等。

根据锅炉实际现况,在不改变锅炉主设备及运行参数前提条件下,针对现用煤种,确定改造范围如下:

1) BCD三层一次风煤粉燃烧器全部改为带对置丘体高效浓淡分离装置的水平浓淡煤粉燃烧器,并增加上下摆动机构。

2) 锅炉角水泠壁管屏标高8m左右处开孔,更换新设计制作好的水冷壁管屏,布置安装两层SOFA燃尽风喷嘴(8只),并增加上下、水平摆动机构

3) 增设燃烬风风室、风箱、风门档板、风道、膨胀节、风道接口及相关的调节执行机构。

4) 燃烬风OFA1OFA2层封堵。

5) NOx燃烧改造所涉及到的设备保温、平台栏杆修补及电控部分。

E改造后主要性能指标如下:

-NOx排放浓度小于 300  mg/Nm3

-锅炉效率大于设计值,飞灰含碳热损失小于1.5%

-主蒸汽和再热蒸汽温度在可控范围内,未发生超温现象。在40~100%BRL范围内运行时,过热蒸汽和再热蒸汽温度为设计值541℃,汽温偏差未超过±5℃。

-烟气中的CO浓度小于  80 µL/L

-锅炉最低不投油稳燃负荷小于40%BMCR

-整套燃烧系统的可用率保证100%

 


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