台山電廠1號爐燃燒器改造後再熱蒸汽偏低淺析
學術交流
作者：施衛平
【摘要】台山電廠1號爐進行了600MW鍋爐燃燒器的改造，顯著降低了NOx的排放，同時也引發了鍋爐再熱汽溫遠達不到原設計溫度的嚴峻問題，本文論述台山電廠1號鍋爐再熱蒸汽溫度低的原因及采取的提高汽溫的策略。
【關鍵詞】鍋爐；燃燒器改造；再熱汽溫低
一、台山電廠1號爐現狀
台山電廠1號爐進行了600MW鍋爐燃燒器的改造，顯著降低了NOx的排放，同時也引發了鍋爐再熱汽溫達不到原設計溫度的嚴峻問題。當前機組降負荷過程中再熱蒸汽溫度下降幅度較大，頻繁低過500度，最低達480度左右，同時低負荷為了確保NOx不超限，SOFA風門的調節受到較大的限製，也導致再熱蒸汽溫度進一步降低，已無調整手段。
改造後燃燒器保持原製粉係統與煤粉管道布置不變，現有的4個主燃燒器（含水冷套）進行整體更換。主風箱設有6層WR煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置有燃料風。在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有3層輔助風噴嘴，其中包括上下2隻偏置的輔助風噴嘴（CFS）和1隻直吹風噴嘴。在主風箱頂端設有2層緊湊燃盡風噴嘴（COFA），在主風箱底端設有2層二次風噴嘴。在主風箱上部布置有兩級高位燃盡風（SOFA）燃燒器，每級包括3層可水平擺動的高位燃盡風（SOFA）噴嘴。在鍋爐改造後，新低氮燃燒器整體下移加上采取新的燃燒策略（下部缺氧燃燒，上部富氧燃燒），水冷壁結焦較慢且焦比較酥鬆易掉，目前采取了減少鍋爐吹灰次數和吹灰數量來提高鍋爐的整體汽溫和鍋爐出口煙溫。台山電廠1號鍋爐燃燒器的改造是比較成功的，大幅度降低了鍋爐NOX的排放，同時提高了鍋爐的防結渣能力，擴大了鍋爐燃用煤種的範圍。
二、再熱蒸汽溫度偏低的原因分析
根據水蒸汽的特性，再熱蒸汽的壓力低，再熱汽溫高，比容小，蒸汽在獲得相同的熱量時再熱汽溫的變化幅度要大；其次再熱汽溫受到高缸排汽溫度及高旁減溫水內漏影響，導致再熱器入口溫度就相對偏低，再次大幅度的機組調峰運行加劇了再熱汽溫的變化幅度，所以再熱汽溫變化更敏感，更不易控製，通常再熱汽溫有波動幅度較大時間久的特性。目前的情況420MW以上再熱汽溫與額定值低3-8度，420MW以下比額定值低10-30度左右。
主要原因有以下幾個方麵：
（1）鍋爐受熱麵及新型低氮燃燒器設計問題
按照鍋爐及燃燒器設計鍋爐運行時過熱及再熱汽溫均可達540度，但從現場台山1號鍋爐改造後來看再熱蒸汽溫度均低較多，這說明過熱器和再熱器受熱麵設計存在問題。從台山1號鍋爐日常運行操作上看，為了提高再熱汽溫一直將噴燃器擺角上擺至最高位30°，此時過熱器減溫水量某側已達到最大流量時再熱汽溫遠未達到鍋爐設計值540度，也證明了再熱器受熱麵設計布置不足。
2013年1號爐進行低NOx燃燒技術改造後主燃燒器整體壓縮下移，在主燃燒器上方約9米處增加6層分離燃盡風SOFA噴口，這樣形成主燃燒區缺氧燃燒，中間還原脫氮區，上層SOFA燃盡區，爐內燃燒特性變化很大，改造後脫硝反應器進口前NOx含量基本在200mg/m3以下，脫氮效果顯著，但火焰中心相比之前存在一定下移。
（2）鍋爐兩側再熱汽溫有偏差
台山電廠1號鍋爐采用的是四角切圓燃燒方式，一次風對衝，二次風助燃加偏轉，這種燃燒方式產生的煙氣進入水平煙道時普遍存在殘餘旋轉，從而出現再熱蒸汽溫度出現兩側偏差，也可以通過燃燒調整減少煙氣產生的參與旋轉消除再熱汽溫偏差；目前是通過上部的6層SOFA風門，其中A、E、F層正旋轉，B、C、D層反旋轉，各層角度不一樣。但很多情況下在無法完全消除的情況下，隻能通過投入某側減溫水來提高總體的再熱蒸汽溫度，從而盡量提高再熱汽溫，減少對汽輪機組經濟性和煤耗指標的影響。