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1、 华电新疆发电有限公司苇湖梁电厂#1炉低氮燃烧改造工程投标文件（技术部分） 投标人：新疆中瀚电力科技有限责任公司 投标日期：2013年1月29日目 录1.我方资质与技术说明- 1 -2.技术路线- 2 -3.典型业绩介绍- 5 -4.锅炉简介- 8 -4.1.锅炉概述- 8 -4.2.锅炉主要设计参数- 9 -5.现有“边界条件”评估说明- 10 -5.1.燃料- 10 -5.2.燃烧系统- 11 -5.3.制粉系统- 12 -5.4.汽水系统- 13 -5.5.吹灰系统- 13 -6.现有设备可用性评估说明- 13 -7.燃烧系统改造范围说明- 14 -8.技术方案- 15 -8.1.原燃烧
2、器诊断分析- 15 -8.2.方案总体思路- 16 -8.3.方案技术特点- 19 -8.4.具体改造方案- 20 -9.性能保证- 31 -10.项目实施方案- 32 -10.1.施工程序及技术要求- 32 -10.2.施工机械配备及其管理- 36 -11.职业健康、安全、环境管理措施- 39 -11.1.安全生产管理措施- 39 -11.2.现场文明施工管理措施- 40 -11.3.环境保护措施- 41 -12.项目质量管理大纲- 41 -12.1.工程质量总体目标- 41 -12.2.安装工程质量目标- 42 -12.3.工程质量保证措施- 42 -13.改造进度表- 45 -14.设备
3、清单- 47 -15.附图- 50 -15.1.改后燃烧器布置图- 50 -15.2.SOFA风系统示意图- 50 -16.项目经理及其他- 52 -16.1.项目经理简历表- 52 -16.2.除项目经理外的其他人员配备表- 53 -1. 我方资质与技术说明新疆中瀚电力科技有限责任公司（简称“中瀚电力”），成立于 2009年，注册资本为 2000万元，是一家民营高新技术企业。中瀚电力本着“科技创新、服务新疆”的战略定位，同浙江大学、上海交通大学、华电电力科学研究院等国内多家知名高校、科研机构合作，不断引进电力行业先进的技术，已初步形成了节能环保新技术推广应用、先进节能环保技产品应用及电力检修
4、三项核心业务，是新疆引进内地电力行业技术的平台。 公司主要业务部门电厂技术开发部 电厂检修部 电厂节能部 电厂环保部电厂管理部 主要技术服务大型火电机组汽轮机本体节能优化改造火电机组运行优化调整火电机组乏汽余热回收利用 电站凝汽器节能改造火电机组低氮燃烧改造电站脱硫系统的诊断、优化运行 电站变频改造项目锅炉增压风机节能改造 主要产品机组脱硫系统密封风用新型蒸汽加热器脱硫添加剂耐磨型热电偶电站用各类型阀门UTU-Falcon弧光保护系统 电力设备检修维护电站各类型辅机检修维护电站各类型阀门检修维护电站各类型电气设备检修维护2. 技术路线燃煤锅炉生成的NOx主要由NO、NO2及微量N2O组成，其中
5、NO含量超过90%，NO2约占510%，N2O只有1%左右。研究表明，在煤的燃烧过程中生成NOx的主要有以下三个途径：1）燃料型NOx：燃料中的氮化物在煤粉火焰前端被氧化而成，所占NOx比例超过8090%；燃料型NOx的生成和破坏过程不仅和煤种特性、燃料中的氮化合物受热分解后在挥发份和焦炭中的比例、成分和分布有关，而且其反应过程还和燃烧条件（如温度和氧）及各种成分的浓度等密切相关。它的生成机理大致有以下规律：在燃料进入炉膛被加热后，燃料中的氮有机化合物首先被热分解成氰化氢(HCN)、氨(NH4)和CN等中间产物，它们随挥发份一起从燃料中析出，称为挥发份N。挥发份N析出后仍残留在燃料中的氮化合物
6、，被称为焦炭N。随着炉膛温度的升高及煤粉细度的减小(煤粉变细)，挥发份N的比例增大，焦炭N的比例减小。挥发份N中的主要氮化合物是HCN和NH3，它们遇到氧后，HCN首先氧化成NCO，NCO在氧化性环境中会进一步氧化成NO，如在还原性环境中，NCO则会生成NH，NH在氧化性环境中进一步氧化成NO，同时又能与生成的NO进行还原反应，使NO还原成N2，成为NO的还原剂。在一般情况下，燃料型NOx的主要来源是挥发份N，其占总量的6080%，其余为焦炭N所形成。在氧化性环境中生成的NOx遇到还原性气氛时，会还原成N2，因此，锅炉燃烧最初形成的NOx，并不等于其排放浓度，而随着燃烧条件的改变，生成的NOx
7、可能被还原，或称被破坏。燃烧过程中生成的NOx如遇到烃(CHm)或碳(C)时，NO将会被还原成氮分子N2，这一过程被称为NO的再燃烧或燃料分级燃烧。根据这一原理，将进入锅炉炉膛的煤粉分层分级引入燃烧的技术，可以有效的控制NOx的生成排放。煤中的N在燃烧过程中转化为NOx的量与煤的挥发份及燃烧过量空气系数有关，在过量空气系数大于1的氧化性气氛中，煤的挥发份越高，NOx的生成量越多，若过量空气系数小于1，高挥发份燃煤的NOx生成量较低，其主要原因是高挥发份燃料迅速燃烧，使燃烧区域氧量降低，不利于NOx的生成。2）热力型NOx：助燃空气中的N2在燃烧后期1300以上的温度下被氧化而成，当燃烧区域的温
8、度低于1000时，NO的生成量很小，而温度在13001500时，NO的浓度大约为5001000ppm，而且随着温度的升高，NOx的生成速度按指数规律增加。因此，温度对热力型NOx的生成具有决定作用。根据热力型NOx的生成过程，要控制其生成，就需要降低锅炉炉膛中燃烧温度，并避免产生局部高温区，以降低热力型NOx的生成。3）快速型NOx：快速型NOx主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2分子发生反应，形成的CN、HCN，继续氧化而生成的NOx。因此，快速型NOx主要产生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程。而在燃煤锅炉中，其生
9、成量很小。低氮燃烧是国内外燃煤锅炉控制NOx排放的优先选用技术。现代低氮燃烧技术将煤质、制粉系统、燃烧器、二次风及燃尽风等作为一个整体考虑，以低氮燃烧器与空气分级为核心，在炉内组织燃烧温度、气氛与停留时间，形成早期的、强烈的、煤粉快速着火欠氧燃烧，利用燃烧过程产生的氨基中间产物来抑制或还原已经生成的NOx。“中瀚电力”低氮燃烧技术包括煤粉浓淡分离低氮燃烧器、低氧燃烧、SOFA轴向空气分级燃烧、一二次风大小切圆径向空气分级燃烧、燃料再燃等技术。该套技术可用于烟煤、无烟煤、褐煤、水煤浆等多种燃料，可以达到40%60%的NOX脱除率，同时保证锅炉高效燃烧，改善锅炉结焦状况，同时具有广泛的煤种适应性，
10、不影响锅炉的低负荷稳燃。公司可以根据不同用户需要，量身设计低NOX燃烧解决方案。1） 煤粉浓淡分离低氮燃烧器：采用浓淡偏差稳燃措施控制NOx。在煤粉喷嘴前，通过偏流装置（弯头、百叶窗或挡块）使煤粉浓缩分离成浓淡两股。喷嘴设扰流V型钝体，一方面可卷吸高温烟气回流，另一方面使浓相煤粉在绕流时偏离空气，射入高温回流烟气区域。这样，在燃烧器钝体下游，可形成高浓度煤粉在高温烟气中的浓淡偏差欠氧燃烧，从而有效控制燃烧初期的NOx生成量。 图2-1 各类低氮燃烧器示意图2） 炉内径向空气分级：一次风粉射流切圆相对较小或者将水平浓淡燃烧器的浓相煤粉小角度反切，二次风射流角度偏离一次风。一、二次风的这种射流方式
11、，可使煤粉集中到炉膛中央，绝大部分的煤粉在炉膛中央欠氧燃烧，极少量的煤粉在大切圆附近燃烧，水冷壁表面附近为氧化气氛，形成炉内径向空气分级浓淡偏差燃烧。即在控制NOx的同时，有效防止水冷壁结渣或高温烟气腐蚀。 图2-2 径向空气分级燃烧示意图3） 炉内轴向空气分级：为增加浓相煤粉在欠氧气氛区域的停留时间，提高燃烧过程中的NOx自还原能力，部分二次风通过顶层燃烧器上部的一层或多层高位燃尽风喷口送入炉膛，在炉内轴向形成大范围的空气分级燃烧。即燃烧器区域过剩空气系数小于0.80.9，并通过燃尽风完成焦炭、CO及其它中间产物的燃尽。图2-3 轴向空气分级燃烧示意图4） 燃料再燃：将燃烧区域分成3部分，主
12、燃区送入大部分煤粉在氧量充足条件下充分燃烧；再燃区再燃燃料（超细煤粉、天然气或甲烷等）喷入形成欠氧气氛，还原主燃区生成的NOx ；燃尽区未燃尽碳燃尽。图2-4 燃料再燃示意图3. 典型业绩介绍华电新疆发电有限公司红雁池电厂红雁池电厂#4锅炉为东方锅炉厂制造的DG670/13.7-21型超高压锅炉，基本型式为：一次中间再热超高压自然循环汽包炉、型布置、单炉膛、燃烧器四角布置，切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、采用管式空气预热器、钢构架（双排柱）。煤粉燃烧器采用四角布置切向燃烧、喷嘴固定式直流燃烧器，假想切圆的直径为529mm和830mm。制粉系统为中速磨冷一次风机正压直吹式，每台锅炉配用4台磨煤机（
13、其中一台备用），磨煤机型号为ZGM-95N。每角燃烧器喷口共布置有14层喷口，其中一次风喷口6层，顶二次风喷口1层，其余7层为二次风喷口，所有一次风喷口均采用百叶窗式水平浓淡燃烧器。改前正常运行NOx排放浓度为600700mg/m3（标态、干基、6%O2）。表3-1 原设计煤种和校核煤种煤质分析项 目符号单位设计煤种校核煤种收到基碳Car%63.4055.28收到基氢Har%3.933.61收到基氧Oar%9.329.85收到基氮Nar%0.780.95收到基全硫St,ar%0.740.51全水分Mt%7.6811.70收到基灰分Aar%14.1518.10干燥无灰基挥发分Vdaf%37.70
14、38.80收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg2377020000灰变形温度DT11501130灰软化温度ST12601280灰熔化温度FT12851350表3-2 现燃用煤种（2011年11月至2012年6月）煤质分析项目低位发热量灰分干燥无灰基挥发分全水全硫Qnet.arAarVdafMtSadMJ/kg%2011年12月18.4514.8939.5616.50.682012年1月17.2421.2637.4116.60.622012年2月18.3017.0937.8017.00.602012年3月19.1316.6436.2416.10.642012年4月19.3915.1835.0
15、215.60.552012年5月18.7217.5535.4115.60.582012年6月18.3418.8635.1216.00.49最大值19.3921.2639.5617.00.68最小值17.2414.8935.0215.60.49平均值18.5117.3536.6516.20.592012年10月12月对红雁池电厂#4锅炉实施了低氮燃烧改造和调试，改造方案如下：保持原有燃烧器布置方式不变，不整体更换燃烧器，保留原燃烧器箱壳及大风箱。根据各层最佳氧浓度理论，更换重新设计的一、二次风喷口及百叶窗式煤粉水平浓淡分离低氮燃烧器（见图3-1），保证主燃区过量空气系数0.800.85。在原燃烧
16、器上方46m处设置三层SOFA风，保证SOFA风率20%30%，炉膛出口过量空气系数不小于1.2。SOFA喷口设置了垂直、水平复合摆动机构，其中垂直摆动为电动整体摆动，水平摆动为单个手动摆动。保留原燃烧器的切圆布置方式。改造前后燃烧器喷口布置方式见图3-2。图3-1 百叶窗式煤粉水平浓淡分离低氮燃烧器图3-2 红二电项目改造前后喷口布置对比图红二电项目改造效果得到厂方肯定，并于2012年12月得到厂方验收。改造后的热态试验结果显示锅炉正常运行时NOx最低排放浓度为236mg/m3（标态、干基、6%O2）。在不影响效率的前提下，100%70%BMCR正常运行时NOx排放浓度均能控制在300mg/
17、m3（标态、干基、6%O2）以下，且其余指标均比改前有所改善，特别是此前再热汽温偏低的情况得到了彻底解决。4. 锅炉简介4.1. 锅炉概述#1炉为单汽包，集中下降管，自然循环，呈型布置，直流式燃烧器，切圆燃烧的固态排渣煤粉锅炉，锅炉型号为450/10.3。锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁，二十四个循环回路。炉膛出口处布置有屏式过热器，水平烟道布置两级对流过热器。炉顶水平烟道两侧及斜底，转向室直至上级省煤器四周均用膜式管包敷。尾部烟道交叉布置两级省煤器和管式空气预热器。锅炉本体除下级省煤器和空气预热器采用支撑方式外，其余全部重量悬吊在锅炉顶板梁上。钢架为全钢结构，抗8度地震。设计燃用烟煤，球磨
18、机乏气送粉仓储式制粉系统。4.2. 锅炉主要设计参数表4-1 锅炉主要设计参数表项 目单位1炉型号B&WB450/10.3M型式自然循环浓淡式燃烧器固态排渣煤粉锅炉厂 家北京巴布科.威尔科克斯有限公司制造日期1996年安装日期1997年投产日期2000年5月29日额定蒸发量t / h450过热蒸汽压力MPa10.30汽包工作压力MPa11.96过热蒸汽温度542给水温度222冷风温度20热风温度330排烟温度137锅炉效率%91.24燃煤消耗量kg/h56412水压试验状态锅炉水容积m3177正常运行状态锅炉水容积m3114汽包至过热器出口蒸汽压降MPa1.66炉本体烟气阻力Pa1769炉本体
19、空气阻力Pa3082炉膛宽度m9.98炉膛深度m9.98炉膛顶棚管标高m41.20锅筒中心线标高m44.80锅炉最高点标高m50.65运转层标高m9.005. 现有“边界条件”评估说明5.1. 燃料苇湖梁电厂现煤种为掺烧，烟煤中掺烧30%50%的准东五彩湾煤。烟煤与锅炉设计煤种较为接近，均为高挥发份、高发热量的烟煤，但掺烧的准东煤挥发分高、碱金属含量较高，容易在对流受热面迎风面沾污、结焦，严重时堵塞过流通道。同时，此两种煤种灰熔点均较低，故此次改造需要采取有效措施，防止燃烧器喷口、水冷壁结焦和过热器对流受热面沾污堵塞。锅炉原设计煤种、准东煤质分析如下表5-1：表5-1 锅炉原设计煤种、准东煤质
20、分析表序号项目符号单位设计数据1燃煤产地煤种烟煤准东煤2收到基碳Car56.7251.773收到基氢Har42.714收到基氧Oar9.5510.885收到基氮Nar0.890.396收到基硫Sar1.060.717收到基灰份Aar17.78.548收到基水份War10.452511可燃基挥发份Vdaf31.236.0412低位发热量Qnet.arKJ/kg218751835013可磨系数Kkm-1.121.9914变形温度DT1165120015软化温度ST1218121516半球温度HT122017灰熔化温度FT1225122618SiO2%49.5435.6519Al2O3%19.311
21、.4020Fe2O3%9.5114.5021TiO2%0.994.4522CaO%3.8610.7023MgO%3.1310.6924SO3%5.450.0225K2O%1.951.8426Na2O%1.687.4027P2O5%0.125.2. 燃烧系统1炉为直流燃烧器，单切圆燃烧的固态排渣炉，一次、二次风切圆直径为600mm。锅炉设计燃用烟煤，配2台DTM320/580钢球磨煤机，乏气送粉仓储式制粉系统。燃烧器分三层布置，每组燃烧器配有两套机械雾化点火油枪和高能点火装置，共8只油枪。#1炉装在下下二次风和中下二次风喷口中。机械雾化油枪除供点火用还可以用于低负荷稳燃。油枪进油压力2.53MP
22、a，每台油枪出力1000kg/h，另外1炉还在#2、4角下层喷燃器中各装有一只小油枪，（每只出力250 kg/h。小油枪为气泡雾化和电弧点火装置，油枪进油压力0.5MPa），在1、3角下喷燃器中各装有一只微油量雾化燃烧点火油抢，每只出力35 kg/h点火油枪为气泡雾化和电弧点火装置，油枪进油压力0.7MPa除油管路外还有压缩空气管路，气压为0.8MPa。1炉点火油抢，小油枪和大油枪共用一套供回油管路。表5-2 燃烧器设计参数表风率（%）风速（m/s）风温（）炉膛每角喷口截面（m2）一次风3130570.419二次风64.8453150.915待改造的#1锅炉为上世纪90年代产品，几乎没有采取任
23、何的低氮燃烧技术。二次风的配风方式也不符合当前最新低氮燃烧理论，故NOx的排放浓度大大超出国家环保标准。此外，#1炉的燃烧器喷口未设周界风，大大增加了燃烧器喷口结焦和烧坏的风险。表5-3 锅炉摸底试验烟气参数工况单位工况1工况2蒸发量t/h450450上级空气预热器入口烟温411418上级空气预热器入口O2浓度%3.483.95上级空气预热器入口NOx浓度mg/m3624658图5-1 原燃烧器喷口及切圆布置图5.3. 制粉系统本锅炉采用DTM320/580型钢球磨煤机，中间储仓式乏气送粉双套制粉系统，一台磨煤机运行带60负荷，煤粉细度规定为R90=23. 原煤经燃煤皮带运至原煤仓，经可调节出
24、力的埋刮板式给煤机，同空气预热器来的热风一同进入磨煤机进行干燥，研磨；经研磨后的气粉混和物进入粗粉分离器，把一部分不合格煤粉分离出来再经回粉管送入磨煤机重磨；粗粉分离器出来的气粉混合物进入旋风分离器，将85左右的煤粉分离出来经二道锥帽式锁气器和旋转筛进入本炉粉仓，剩余15左右的煤粉与风的混合物经排粉机作为一次风送入炉膛。煤粉仓下部结构为12个粉斗，每斗下部装设一台叶轮式给粉机，采用变频调节电机无级调速，煤粉经给粉机，下粉立管和一次风混合经煤粉燃烧器送入炉膛燃烧。由于锅炉设计煤种和现运行煤种都为高挥发分易燃煤种，原设计方案选用乏气送粉是合理的，我方改造方案将予以保留。根据JBT10440-200
25、4大型煤粉锅炉炉膛及燃烧器性能设计规范，对于Vdaf12%的贫煤和烟煤，煤粉细度选取可根据公式R90=4+0.5n*Vdaf，由此得出现燃用煤种取R90=23%的煤粉细度是合理的。从锅炉制粉及燃烧系统图来看，下粉立管前的一次风管段没有可调缩孔，不利于四角一次风风速的调平。为防止四角风速不平导致火焰中心偏移，我方改造方案拟为各一次风管增配可调缩孔，在冷态动力场调试时固定其开度。由于乏气中带有15%的煤粉，故可调缩孔材质须能耐磨。5.4. 汽水系统450/10.3型锅炉为单汽包，集中下降管，自然循环，呈型布置. 锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁，二十四个循环回路。炉膛出口处布置有屏式过热器，水平
26、烟道布置两级对流过热器。炉顶,水平烟道两侧及斜底，转向室直至上级省煤器四周均用膜式管包敷。尾部烟道交叉布置两级省煤器和管式空气预热器。改造方案需对原燃烧器和SOFA区域水冷壁进行改造，我方将在设计水冷壁让管时进行水动力循环计算，保证水冷壁的改造不会破坏现有的水动力循环。同时，我方还将对改造前、后锅炉进行CFD模拟计算，以保证改造后炉膛出口烟气温度变化不大，改造不改变现有的主汽温调节模式，减温水量不会显著增加，汽水参数仍可达到额定值。5.5. 吹灰系统#1炉在炉膛水冷壁四面墙上，装设16只炉膛吹灰器。在水平烟道过热器区域左右装设10只长伸缩式吹灰器，长伸缩式吹灰器行程为5米。在上，下级省煤器区域
27、装有固定回转式吹灰器16台。吹灰器工作介质均为蒸汽吹灰，其蒸汽参数为：1.271.96MPa，320.所有的吹灰器动作为程序控制。由于吹灰器布置在炉墙墙面上，离四角布置的SOFA喷口有足够的距离，吹灰器的蒸汽射流不会影响到SOFA风气流，炉内空气动力场不会受此影响，故不必对现有吹灰系统移位。6. 现有设备可用性评估说明鉴于上述边界条件的分析，我方在改造原燃烧器的时候将采用最新的低氮燃烧和稳燃技术，在达到改造目的的前提下，最大程度利用现有设备，节省改造费用。l 燃烧器原燃烧器布置方式不合理，不符合低氮燃烧理论，故需重新设计并整体更换。原燃烧器未安装任何形式的煤粉浓淡分离设备，不利于低氮燃烧和稳燃
28、，改造方案需新增。l 水冷壁改造方案重新设计的燃烧器与原燃烧器区域水冷壁让管不匹配，需将原燃烧器区域和SOFA区域水冷壁让管割除，并重新设计。l 风箱、风门及其执行机构改造方案保留四角大风箱并对其进行改造，所有风门及二次风道均需重新设计，所有电动执行器均利旧。l 风速测量装置原有二次小风道的风速测量装置均利旧。l 点火及助燃系统燃烧器配有的机械雾化点火油枪和高能点火装置均予以保留。微油点火系统、原有助燃油系统利旧。l 火检系统火检冷却风系统、火检利旧。7. 燃烧系统改造范围说明本次改造涉及的范围如下：l 主燃烧器改变原有燃烧器布置方式，整体更换燃烧器，加装煤粉浓淡分离器。改造下层一次风#2、#
29、4角，实现微油点火功能（油耗不超过50kg/h）。更换原#1、#3角下一次风喷燃器，并保留微油点火功能（油系统及点火系统保留）。l 一次风管所有一次风管上均加装耐磨型双芯可调缩孔，一次风管的标高需根据燃烧器喷口标高调整，与燃烧器连接的第一个一次风管耐磨弯头重新设计。l SOFA 燃烧器在方案设计标高处设3层SOFA风。每个SOFA燃烧器均配备风门、电动执行机构和风速测量装置，各角3层SOFA喷口都设有水平、垂直复合摆动机构，其中垂直摆动为电动。l 风箱、风门及风道改造原有四角大风箱，重新设计各二次风道、SOFA风道、周界风道及风门，在合理位置处设置导流板、膨胀节和支吊架。l 水冷壁让管改造原燃
30、烧器区域的水冷壁让管，使其与新设计的主燃烧器匹配。原燃烧器区域打焦孔门及让管需根据改后一次风喷口标高移位。新增SOFA区域的水冷壁需重新设计。水冷壁让管共计4组，每组16根。l 电控系统新增3层SOFA风门电动执行器和垂直摆动执行器纳入主机DCS控制，所有风道的风速测量装置显示进DCS。新增一套CEMS的所有测量都有420mA信号输出到DCS系统，同时系统标定中信号、系统故障信号应以DO（干接点）方式输出到DCS系统。l 钢结构平台扶梯需改造，避免SOFA风道挡住通道。在合理位置处设置SOFA风道的支吊架生根梁。l 保温油漆新增风箱、风道及燃烧器的保温、油漆，新增钢结构、水冷壁的油漆。8. 技
31、术方案8.1. 原燃烧器诊断分析针对目前锅炉存在的NOX排放浓度较高、排烟温度高及炉膛结焦倾向明显等问题，经过现场勘查、与技术人员交流及查阅该锅炉的相关资料，我方认为原燃烧器主要存在以下缺陷。1、 采用均等配风根据原燃烧器设计图纸及参数，我方推算出燃烧器的配风情况如表1，表8-1 原燃烧器各层喷口空气系数喷 口空气系数CD1.25 C1.10 BC21.46 BC11.25 B1.03 AB21.67 AB11.25 A0.82 AA/从表8-1中可看出，燃烧器区域氧量充足，除了A层，其余各层喷口过量空气系数均1，即整个燃烧器区域均处在过氧燃烧状态，高温区和高氧区重叠，燃料中的N元素迅速释放并
32、被氧化成NO，燃料型NOx大大增加。同时，由于煤粉一进炉膛就与过量空气混合燃烧，导致炉内局部高温，且烟气在高温区停留时间过长，热力型NOx也将大量生成。2、切圆布置不合理原燃烧器采用了一、二此风共切圆布置方式，假想切圆直径为600。这造成了一、二次风射流在进入炉内后煤粉第一时间就与过量二次风迅速混合并剧烈燃烧，可能导致锅炉水冷壁附近形成还原性气氛，造成水冷壁高温腐蚀和结渣，同时也违背了径向空气分级燃烧的原理，使得炉内燃料型NOX和热力型NOX大增。原燃烧器单切圆同向旋转的设计使得炉膛出口旋转动量矩过大，导致炉膛出口两侧烟温偏差较大。3、一次风喷口间距过大本项目原设计煤种为极易结渣煤种，原设计单
33、位为减小燃烧器区域壁面热负荷，降低燃烧器区域结渣的可能性，把一次风喷口间距定位2m。此设计降低了炉内温度，不易于稳燃；抬升了火焰中心，增加了屏过受热面结渣的可能性。若不对原一次风喷口间距作调整，低氮燃烧改造将放大上述两个负面影响。4、燃烧器单体未采用低氮及稳燃技术原燃烧器为上世纪90年初产品，燃烧器单体未采用任何形式的煤粉浓淡偏差燃烧等低氮燃烧技术，燃烧器喷口也未采用任何形式的稳燃技术，导致NOX排放浓度较高，稳燃较差。8.2. 方案总体思路在制定方案过程中，我方查阅了大量相关资料，深入现场实地考察，与电厂一线运行人员做了深入的技术交流，在此基础上，我方对苇湖梁电厂#1锅炉现运行状况做了客观实
34、际的诊断评估。根据以上工作得出的结论，我方认为本工程改造方案应立足锅炉和燃烧器现有实际条件，在保证锅炉效率和蒸汽参数稳定和可调的前提下大幅降低NOx排放。根据上述原则我方改造方案采用四重分级燃烧和低氧燃烧技术降低NOX排放。四重分级燃烧即着火初期水平浓淡分级燃烧、挥发份燃烧阶段二次风大角度偏转径向空气分级燃烧、主燃烧器区域CCOFA空气分级燃烧、全炉膛SOFA空气分级燃烧。实验研究结果表明，如果保证煤粉燃烧全过程中氧浓度均控制在最佳值，可以在不影响煤粉燃烧速率的前提下，实现50%以上的NOX脱除率，如果控制得当，还可以提高着火初期火焰温度，强化燃烧，改善燃烧效率。四重分级燃烧的目的就是通过多重
35、分级将煤粉燃烧过程中的氧浓度尽可能地都控制在最佳氧浓度附近，以实现NOX排放的最低化和燃烧效率的最大化。多重分级燃烧技术维持一次燃烧区域煤粉燃烧的全过程均处在比传统非低NOX燃烧器更低的氧浓度，从而实现低氧燃烧技术。此方案具体路线如下：1）水平浓淡燃烧技术浓淡燃烧技术采用燃烧器入口弯头或专门的浓淡分离设备将一次风分成浓淡两股。浓侧煤粉气流着火迅速，在与周围其他气流混和前即消耗掉大量氧气，使燃烧气氛迅速处于低氧状态，可大大抑制NOX生成；另外由于着火迅速，使得热解程度加深，更多的燃料N随挥发份一同释放，焦炭N大幅减少，而低NOX燃烧状态下挥发份N向NOX的转化率要比焦炭N向NOX的转化率低得多。
36、淡侧煤粉浓度较低，着火初期燃烧温度较低，NOX排放也可控制在较低水平。浓淡燃烧技术分为水平浓淡燃烧技术和垂直浓淡燃烧技术，本项目拟采用前者，其工作原理见图8-1。如图可知，煤粉经水平浓淡分离后，浓煤粉射流射向向火侧，淡煤粉射流射向背火侧，实现浓淡偏差燃烧，抑制煤粉燃烧初期NOX的生成，兼具强化着火和稳定燃烧的功能。图8-1 水平浓淡燃烧技术原理图2）径向空气分级燃烧煤粉热解着火后，进入挥发份燃烧和焦炭燃烧初期阶段，此时一、二次风开始混合，控制好一、二次风的混合时机，维持此燃烧阶段氧浓度在理论最佳值，是此阶段降低NOX排放的关键。目前主流的技术是二次风偏转实现炉膛径向空气分级，此技术的关键是一、
37、二次风射流的夹角控制，夹角过小一、二次风将迅速混合，起不到分级效果；而夹角过大使得可能会影响后期一、二次风混合，影响燃烧效率，控制不当甚至可能会影响炉膛整个主燃烧器区域气流流场。径向空气分级燃烧除了可以控制NOX生成，还可以在炉内形成“风包粉”的燃烧效果，一方面可以保证稳定燃烧；另一方面又能降低水冷壁高温腐蚀风险，并防止水冷壁结渣。3）主燃烧器区域CCOFA轴向空气分级燃烧CCOFA空气分级主要基于最佳氧浓度理论和多重空气分级理念。主燃烧器区域顶部设CCOFA分级风，分一次燃烧区域部分二次风到该燃烧区域上方，可以起到两方面作用：一是使一次燃烧区域燃烧前期阶段总氧量处于最佳氧浓度；二是为焦炭燃烧
38、中期适时补充氧，保证燃烧速率。4）全炉膛SOFA深度轴向空气分级燃烧。SOFA空气分级燃烧技术将炉膛燃烧区域分成两部分，减少下部一次燃烧区域配风，使得煤粉燃烧初期处于欠氧条件，NOX生成得到抑制，使得煤中大部分N元素转化为N2，在燃烧器上部一定高度处布置分离式火上风（SOFA），保证煤粉燃尽，保证锅炉燃烧效率。SOFA设计有备用喷口，备用喷口的设置一方面可以通过调整SOFA喷口投运层来控制SOFA风的混入时机，实现精细化的燃烧氧量控制；另一方面适应煤种变化，根据燃烧煤种挥发份高低和燃尽性能指标调整SOFA风量，提高煤种适应性。本项目SOFA风设3层，2用1备，喷口设摆动机构，可以水平、垂直摆动
39、，以适应燃料煤种和负荷变化。5）应用低氧燃烧技术通过以上强化着火、多重分级燃烧技术，使得全炉膛都处于最佳氧浓度下，同时炉膛温度更加均匀，避免局部高温，同时提高着火初期火焰温度，保证燃烧效率。本方案通过以上5项技术措施，保证锅炉在高负荷下NOx排放245mg/Nm3，同时锅炉效率不降低，蒸汽参数正常，锅炉运行稳定。8.3. 方案技术特点l 多种降NOx技术综合利用，效果显著轴向空气分级燃烧：同时设置1层CCOFA和3层SOFA，通过深度空气分级，形成下部富燃缺氧燃烧控制NOX，上部富氧燃烧控制飞灰含碳量的燃烧格局，大幅降低NOX排放。3层SOFA为2用1备，可根据实际情况选择运行层。重新分配二次
40、风，保证主燃区空气系数0.80-0.85、SOFA区空气系数1.15-1.25可调， SOFA风率占20%-30%。径向空气分级燃烧：采用CFS偏转二次风技术，使得二次风偏离一次风，形成炉内一次风在中心、二次风在外围的一二次风大小切圆布置，实现径向空气分级燃烧。水平WR低氮燃烧器：采用WR煤粉水平浓淡宽调节比燃烧器，向火侧浓煤粉射流，背火侧淡煤粉射流，实现浓淡偏差燃烧，抑制煤粉燃烧初期NOX的生成。通过上述措施，本项目锅炉NOx排放可有效控制在245mg/Nm3以下。l 防磨损、结渣和高温腐蚀径向空气分级燃烧技术的利用使得炉内形成一次风粉在内、二次风在外的风包粉结构，防止一次风粉冲刷炉墙导致水
41、冷壁磨损和结渣。同时由于外围的二次风消除了炉内近壁区的还原性气氛，也很好的起到了防结渣和高温腐蚀的作用。不改变原燃烧器各标高，采用轴向空气分级燃烧，将燃烧区域分成主燃区和SOFA燃尽区两部分，拉长了炉内火焰长度，减小了燃烧器区域壁面热负荷，使得炉内温度场分布更均匀，避免了局部高温，减小了结渣的可能性。水平浓淡分离低氮燃烧器将浓煤粉射流射向流场上游，淡煤粉射流射向流场下游，这种设计使得剧烈燃烧区域远离水冷壁，消除了近壁区的还原性气氛，能有效防止煤粉气流直接冲刷炉墙，具有防磨损、结渣和高温腐蚀的作用。一次风喷口四周均设置周界风，使得煤粉气流刚度可调，以便调节着火距离和燃烧强度，有效防止喷口结焦或烧
42、坏。喷口两侧设有扳边（见图8-2），引导两侧周界风至水冷壁近壁区，有效防止燃烧器喷口附近水冷壁高温腐蚀。图8-2 扳边设计示意图l 燃尽效果好虽然改造后主燃区为缺氧燃烧，但后期从SOFA补入的二次风使得炉膛出口过量空气系数与改前相比没有变化，且SOFA设置位置通过CFD模拟计算精确定位，有足够的空间让煤粉燃尽。此外，炉内合理的空气动力场布置、一二次风切圆同心反切的设计都非常有利于煤粉燃尽。l 稳燃效果好WR煤粉浓度宽调节比的燃烧器提高了喷嘴出口处的煤粉浓度，降低了煤粉着火热，有利于低负荷稳燃。煤粉喷嘴内安装的“V”型钝体，使得煤粉混合物射流过钝体时,在钝体下游形成一个稳定回流区,使火焰稳定在回
43、流区中，稳燃效果明显。l 变负荷工况适应性好3层SOFA 2用1备，可根据实际情况选择运行层。当负荷较低、汽温达不到额定值、NOX排放量由于氧量较高不能满足指标时，投运上2层SOFA，既提高了炉内火焰中心位置又拉长了氧化还原区，结果是改善了主汽温的同时，增加了脱硝率。同样道理，当负荷较高、减温水用量较大、煤粉燃尽效果不理想时，投运下2层SOFA。同时SOFA还设水平、垂直摆动机构，可作为微调手段调整变负荷工况下的汽温、NOX排放量、飞灰含碳量、炉膛出口烟温左右偏差等等。l 自动化程度高，可靠性好新增SOFA风门及垂直摆动机构由电动执行机构控制，执行器可纳入机组DCS控制系统在控制室内控制。8.
44、4. 具体改造方案8.4.1. 喷口布置原燃烧器共有9层喷口，自下而上分别为：AA层二次风、A层一次风、AB1层二次风、AB2层二次风、B层一次风、BC1层二次风、BC2层二次风、C层一次风、CD层二次风。在NOX排放量达到保证值以下的前提下，为尽量缩小改造范围、减少工作量、节省改造费用，改造方案保留原大油枪和微油点火装置，调整主燃区各喷口间距及标高，整体更换原燃烧器，一次风管加装水平煤粉浓淡分离器及耐磨型双芯可调缩孔。改造方案燃烧器喷口布置见图8-3。图8-3 改后燃烧器喷口布置更换后的二次风喷口较之前喷口面积有所减小，即减小了主燃区二次风喷口总面积，使得进入主燃区的二次风总量减小，降低主燃区过量空气系数至0.84，实现低氧燃烧，抑制NOX的生成。同时新更换的各层喷口面积根据最佳氧浓度理论设计，实现各燃烧阶段的氧浓度最优化。为保证下二次风能托住煤粉，减小大渣含碳量，保证煤粉燃尽，特将上、下二次风面积设计成稍大于其他两层，同时为减小上、下二次风喷口与水冷壁让管间的间隙，喷口的形状根据弯管走向量身定做，减小了间隙处结渣的可能性。更换后的一次风喷口和原喷口净面积基本一致，以保证不影响锅
