大容量锅炉高效低NOx旋流煤粉燃烧技术..pdf

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1、大容量锅炉高效低NOx旋流煤粉燃烧技术 编写：曾令艳博士 陈智超 博士后 校对：孙锐 教授 博导 审核：李争起教授 博导 批准：秦裕琨院士 哈尔滨工业大学燃烧工程研究所 2011年 4 月 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 1 页 1. 旋流燃烧技术的原理 旋流式燃烧器是其出口气流为旋转射流。气流旋转的情况有两种， 一种是一 次风粉气流和二次风都旋转， 一种是二次风旋转而一次风为直流。旋转气流离开 燃烧器喷口进入炉膛后， 在中心处形成回流区， 卷吸炉内的高温烟气至燃烧器喷 口附近，加热并点燃煤粉。并且，二次风不断和一次风粉混合，使燃烧过程不断 发展，臻于燃尽。 除了中心回流区的高

2、温烟气卷吸外，在燃烧器喷出气流的外围 也有高温烟气被卷吸。 旋流燃烧器依靠高温回流区作为稳定的热源，提高了火焰 稳定性，并可以单独组织燃烧。 2. NOx形成及分类 对于大型煤粉锅炉， NOx主要分为燃料型 NOx、热力型 NOx及快速型 NOx三 种。 燃料型 NOx是由燃料中 N元素转化生成的，它在挥发分着火后便开始生成， 主要受煤种和过量空气系数的影响。随着过量空气系数的增加， 燃料型 NOx生成 量增加，而且挥发分高的煤种受过量空气系数的影响高于挥发分低的煤种。 热力型 NOx是由燃烧空气中的 N2在高温下生成的， 它与温度关系很大， 在温 度小于 1500时生成量很少， 当温度大于

3、1500时，生成量明显增加， 同时热力 型NOx的生成量也随着过量空气系数的增加而增加。 快速型 NOx是燃烧时产生的烃 (CNi)等撞击燃烧空气中的氮气分子而产生 CN、HCN，然后 CN、HCN在火焰峰面处被氧化生成 NOx。 燃料型 NOx占全部 NOx的70%85%，热力型 NOx占15%20%，快速型 NOx 一般小于 5%，因此在煤粉炉中一般不予考虑。 3. 前苏联锅炉采用的旋流燃烧器 前苏联锅炉采用的旋流燃烧器多为蜗壳型旋流燃烧器，例如北京高井电厂采 用的双蜗壳燃烧器、 神华绥中电厂的切向叶片型燃烧器以及国华盘山电厂应用的 切向可调叶片型燃烧器均为前苏联生产的产品。 神华绥中电厂

4、燃烧器结构如图1所示，燃烧器由 4个通道组成，由内向外， 中 心投入中心风， 并装有火焰监视器；第 2层投入煤粉和一次风； 第3层投入循环烟 气；第 4层投入二次风。中心风、一次风、循环烟气均通过设置的轴向旋流叶片 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 2 页 产生旋流， 旋流叶片轴向角均为 40，且不可调。 二次风通过切向旋流叶片产生 旋流，旋流叶片的角度可调。锅炉机组共配备48只旋流煤粉燃烧器，分 4层对冲 布置在炉膛的前、后墙，每层装有12只。 1. 二次风2. 烟气3. 一次风4. 中心风 图1 神华绥中电厂燃烧器结构 1. 中心管2. 一次风通道3. 二次风可调叶片4. 二

5、次风通道5. 一次风固定叶片 图2 国华盘山电厂燃烧器简图 国华盘山电厂燃烧器结构如图2所示，中心管内是油枪和火检，一次风通道 内装有轴向固定叶片，叶片设计角度为45 ，二次风通道内装有切向叶片，叶片 角度可进行手动调节。图3是一次风通道现场照片。一次风粉混合物进入燃烧器 后，受轴向叶片的作用，产生一定的旋转。二次风切向进入燃烧器，经过环形通 道，与一次风同方向旋转，一次风脱离一次风喷口后，被二次风卷吸，在预混段 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 3 页 混合，一起喷入炉膛。其中，二次风叶片角度可通过手动调节装置进行调节，来 改变进入炉膛气流的旋流强度。 图3 国华盘山电厂燃烧器

6、一次风通道照片 3. 北京巴威公司采用的旋流燃烧器 北京巴威公司采用的旋流燃烧器多为强化点火双调风燃烧器（EI-DRB ）， 例如神华内蒙古国华准格尔发电厂、西柏坡电厂#2炉、邯郸电厂 #11、#12炉、宁 夏大坝发电厂 #1炉。 强化点火双调风旋流燃烧器（EI-DRB）的结构如图 4所示。煤粉气流在一次 风管内经导向器和圆锥导向器后以直流的形式喷入炉膛。二次风分成两部分， 内 二次风道中设有轴向可动叶片，外二次风道中安装可调节的切向或轴向叶片，使 内、外二次风旋转。一般，一次风量占15%30%，内二次风量占 35%45%，外 二次风量占 55%65%。通过调节内外二次风的比例和气流的旋转强度

7、，可以调 节一、二次风的混合。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 4 页 1- 导向器 2- 均流装置 3- 调风盘操作杆 4- 内二次风轴向叶片 5- 外二次风切向叶片 6- 外二次风通道 7- 内二次风通道 8- 窥视孔 图 4 强化点火双调风旋流燃烧器（EI-DRB ）的结构示意图 4. 锅炉运行存在的问题及原因分析 1）前苏联锅炉蜗壳型旋流燃烧器 前苏联锅炉投运后， 经过各厂上下的共同努力， 机组能够达到额定负荷出力， 煤粉燃烧效率高，运行安全、稳定，但还存在低负荷稳燃能力差，排烟中NOx 含量较高及点火用油量大等问题。例如国华盘山电厂， 国家电站燃烧工程技术研究 中心在

8、2005年8月测得#1锅炉尾部排烟中NOx平均含量为599.5mg/Nm3； 华北电力科 学研究院在 2006年4月测得#1锅炉尾部排烟中NOx平均含量为 490.5mg/Nm3，未达 到当地对环保减排的要求。 产生以上问题的主要原因是现用的切向可调叶片型旋流燃烧器是早期产品， 技术落后，该燃烧器对 NOx影响分析如下： 旋流燃烧器依靠旋转射流形成的回流区作为稳定的热源，使煤粉气流及时着 火并稳定燃烧，在蜗壳型燃烧器中，煤粉由于离心力的作用，多被甩到旋转射流 外表面附近，大部分煤粉远离高温回流区，只能在回流区的外边流过， 使煤粉的 浓度分布和气流的温度分布不匹配，即高温回流区中煤粉很少， 其外

9、缘的附近低 温区却集中了大量的煤粉，没有形成有利于火焰稳定的高温、高浓度区域，不利 于煤粉的及时着火和稳定燃烧。 蜗壳型燃烧器出口一次风和二次风混合强烈，温度峰位高，有利于热力型 NOx的形成；一次风气流旋转，煤粉由于离心力的作用，多被甩到二次风中，使 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 5 页 风和粉混合均匀，煤粉在氧化性气氛下燃烧，不利于抑制燃料型NOx的形成，从 而使NOx排放量较高。 在一座冷态气固两相试验台上， 采用PDA激光测量系统研究了燃烧器出口的 两相流动特性。比较了一次风为旋转的蜗壳式燃烧器和中心给粉旋流煤粉燃烧器 的出口流场。 图5显示了蜗壳式燃烧器颗粒体积流量

10、分布，从图中可以看出，在蜗壳式燃 烧器中，旋转的一次风使煤粉分离到一次风管四周，在燃烧器出口与强烈旋转的 二次风相遇， 更迅速向四周分离， 显然这样的煤粉分布方式从各方面看都是不利 的。 图5 蜗壳式燃烧器颗粒体积流量分布 2）北京巴威公司强化点火双调风燃烧器 采用北京巴威公司强化点火双调风燃烧器的锅炉投运后，机组能够达到额定 负荷出力， 但是存在满负荷灭火、助燃油量大、低负荷稳燃性能较差以及排烟中 NOx 含量较高等问题。例如燃用烟煤的宁夏大坝发电厂#1炉 NOx排放量为 843.55mg/m 3(O 26%)，未达到当地对环保减排的要求。 产生以上问题的主要原因主要是因为强化点火双调风燃烧

11、器一次风管中存 在一个均流装置，使大部分煤粉远离高温回流区，只能在回流区的外边流过，使 煤粉的浓度分布和气流的温度分布不匹配，即高温回流区中煤粉很少， 其外缘的 附近低温区却集中了大量的煤粉， 这就使得煤粉在还原性气氛的高温回流区中的 停留时间短，不利于煤粉的燃尽和抑制NOx的生成。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 6 页 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 0 10 20 30 40-1 0 1 2 3 40.0 0.2 0.4 0.60.00.10.00.10.20.00.10.00.1 半 径 ( m m ) x=17.6 mm x/d=0.

12、1 x=52.8 mm x/d=0.3 x=88 mm x/d=0.5 x=123.2 mm x/d=0.7 x=176 mm x/d=1.0 颗粒体积流量 10 -6 m 3/m2s x=264 mm x/d=1.5 x=440 mm x/d=2.5 图6 强化点火双调风燃烧器的颗粒体积流量分布 强化点火双调风燃烧器的颗粒体积流量分布见图6。对于强化点火双调风燃 烧器，由于圆锥型导流体的导向作用，在各个截面，半径小于20mm的范围内， 颗粒体积流量很低。 在x/d=0.7的截面，强化点火双调风燃烧器在中心线附近才开 始出现明显的颗粒回流。在x/d=0.1-1.0之间的截面，在径向测量范围内，

13、强化点 火双调风燃烧器的颗粒体积流量呈双波峰单波谷分布。颗粒由位于燃烧器中心的 一次风通道喷出， 从而在距离中心很近的区域形成一个高的颗粒体积流量峰值区 域；颗粒在圆锥型导流体的导向作用下，迅速混入二次风中， 从而在靠近中心的 峰值区域外侧又形成了一个颗粒体积流量的高峰区。随着射流的发展， 二次风向 外扩散，在 x/d=1.5和2.5的截面，大部分颗粒已甩向了壁面，在壁面处出现了颗 粒体积流量的高峰区， 表明在第二峰值区域的颗粒沿着中心回流区的外侧流动或 穿越中心回流区的边缘。 因此这种一次风管中存在均流装置的旋流燃烧器不利于 煤粉的燃尽和抑制 NOx的生成。 5. 前苏联锅炉和采用北京巴威燃

14、烧器锅炉机组性能优化方案 （1）采用中心给粉旋流煤粉燃烧技术 在锅炉机组中采用中心给粉旋流煤粉燃烧器。 （2）在炉膛上部加开旋流OFA 喷口 在顶层燃烧器上方一定高度处开设一层或两层旋流OFA 喷口，用来进一步 降低排烟中 NOx 的含量。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 7 页 6. 中心给粉旋流煤粉燃烧技术的基本原理 哈尔滨工业大学长期致力于煤粉高效、低NOx燃烧、稳燃、防结渣、防高温 腐蚀等方面技术开发及相关的基础研究，开发的系列“风控浓淡煤粉燃烧技术” 获2000年度国家技术发明二等奖及黑龙江省科技进步一等奖。承担的国家电力公 司科技项目“大型火力发电厂燃煤发电机组低N

15、Ox燃烧技术的研究”，采用浓淡 燃烧技术和炉内空气立体分级燃烧技术相结合，已经成功地降低了大型燃煤机组 的NOx排放。 哈尔滨工业大学的专利技术径向浓淡旋流煤粉燃烧器目前已经得到了广泛 的应用，并得到了用户一致好评，西柏坡电厂#1、#2炉30MWe机组锅炉、山东 黄岛发电厂 #3、#4炉200MWe机组锅炉、马头发电总厂#5、#6炉200MWe机组锅 炉、邯郸电厂 #11、#12炉200MWe机组锅炉、华能新华发电厂#1、#2、#3、#4炉 50、100MWe机组锅炉、哈尔滨热电厂 #4、#5炉50MWe机组锅炉、辽宁发电厂 #6、 #7炉50MWe机组锅炉都利用径向浓淡旋流煤粉燃烧器对其进行

16、过改造，并取得 了良好的效果。 哈工大在径向浓淡旋流燃烧器的基础上，开发出一种中心给粉旋流煤粉燃烧 器结构，如图 7 所示。中心给粉旋流煤粉燃烧器内二次风叶片采用16 个轴向弯 曲叶片，外二次风叶片采用12 个切向叶片。在燃烧器一次风通道中安装一个或 多个锥形分离器使煤粉集中于燃烧器的中心并喷入炉内，在一次风管、 内二次风 管和外二次风管出口安装扩口。 在燃烧器一次风通道中安装煤粉分离器，使煤粉集中于燃烧器的中心并喷入 炉内。在燃烧器中心区域形成高温高浓度区域，有利于稳燃。煤粉着火适时，保 证了煤粉的燃烧时间，因而可保证燃烧效率。煤粉集中在燃烧器的中心区域，可 有效地防止煤粉被甩到两侧墙上，因

17、而有利于防止结渣。 煤粉集中在燃烧器的中 心区域，减少了进入二次风中的煤粉量，易在水冷壁区域形成氧化性气氛，防止 水冷壁的高温腐蚀。 煤粉喷入位置正对中心回流区的中心部分，增加了穿过回流 区的煤粉量，并延长了煤粉在回流区的停留时间。使煤粉在还原性气氛中燃烧， 延长在还原性气氛中的停留时间，可有效抑制NOx 的形成。中心回流区为低氧 还原性气氛区，有利于抑制燃料型NOx 的形成。二次风分成了内外旋流二次风 两部分，通过调节风门挡板开度， 可改变二次风分级燃烧的程度。中心给粉与二 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 8 页 次风分级燃烧相结合，可实现最大限度的低NOx 燃烧。 7612

18、345 1. 一次风通道2. 看火孔3. 浓缩环4. 内二次风叶片 5. 内二次风通道6.外二次风叶片7. 外二次风通道 图 7. 中心给粉旋流煤粉燃烧器结构简图 在燃烧器一次风通道中锥形分离器后部插入微油气化油枪，采用油枪斜插入 燃烧器一次风道内引燃煤粉。油枪形成的高温火焰点燃燃烧器一次风道内煤粉， 并喷入炉膛，达到节油目的。油枪停用后，中心给粉燃烧结构未改变，仍为浓淡 燃烧，不影响浓淡效果，也不会产生油枪套管磨损问题。 图8显示了中心给粉燃烧器颗粒体积流量分布，从图中可以看出，在 x/d=0.1-0.7之间的截面，在径向测量范围内，颗粒体积流量呈双波峰、双波谷分 布， 靠近中心线的峰区为一

19、次风粉流动区域；靠近壁面的峰区为二次风流动区域。 靠近中心线的峰值远大与外侧的峰值，靠近中心线的波谷的绝对值也要大于外侧 波谷的绝对值，由中心给粉燃烧器结构知，颗粒由浓一次风通道直接喷入，从而 在燃烧器的中心附近形成一个高的颗粒体积流量峰值区域。中心给粉燃烧器随着 射流的发展， 中心线附近的颗粒体积流量开始降低。在x/d=1.0截面，靠近壁面的 峰值消失。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 9 页 0 10 20 30 40 50 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 -1 01 23 4 50.00.20.40.60.00.10.20.00.10.2

20、0.00.10.20.00.1 半 径 ( m m ) x=17.6 mm x/d=0.1 x=52.8 mm x/d=0.3 x=88 mm x/d=0.5 x=123.2 mm x/d=0.7 x=176 mm x/d=1.0 颗粒体积流量 10 -6 m 3/m2s x=264 mm x/d=1.5 x=440 mm x/d=2.5 图8 中心给粉燃烧器颗粒体积流量分布 7. 中心给粉旋流煤粉燃烧器和OFA 技术结合的性能特点 （1）NOx 排放量 煤粉喷入位置正对中心回流区的中心部分，增加了穿过回流区的煤粉量， 并 延长了煤粉在回流区的停留时间。使煤粉在还原性气氛中燃烧， 延长在还原性

21、气 氛中的停留时间，可有效抑制NOx 的形成。中心回流区为低氧还原性气氛区， 有利于抑制燃料型NOx 的形成。二次风分成了内外旋流二次风两部分，通过调 节风门挡板开度， 可改变二次风分级燃烧的程度。浓淡燃烧与二次风分级燃烧相 结合，可实现最大限度的低NOx 燃烧。同时，在炉膛上部加开OFA 喷口，实现 了炉内轴向空气分级燃烧， 降低了主燃区过量空气系数， 使主燃区还原性气氛增 强，可进一步降低烟气中NOx 的排放量。 （2）高温腐蚀问题 中心给粉旋流煤粉燃烧器在径向上实现了浓淡分级，产生了中心浓， 四周淡 的煤粉浓淡效果。 煤粉集中在燃烧器的中心区域，有效地防止煤粉被甩到两侧墙 上，增强了两侧

22、墙水冷壁附近的氧化性气氛。有效地防止两侧墙水冷壁因实现炉 内轴向空气分级后导致主燃区过量空气系数降低而产生的高温腐蚀问题。 （3）调节性能 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 10 页 中心给粉旋流煤粉燃烧器的旋流二次风分为内外二次风，其中外二次风叶片 倾角可以调节。 因此当燃用煤质发生变化时， 可通过调节燃烧器外二次风叶片角 度来改变出口气流的旋流强度，实现煤粉的稳定燃烧， 有效地增强了锅炉的煤种 适应性。 （4）燃烧效率和燃尽问题 中心给粉旋流煤粉燃烧器可以使煤粉适时着火，保证了煤粉的燃烧时间。 同 时，一次风量没有改变，保证了煤粉燃烧所需的一次风。在炉膛前、后墙布置 OFA

23、喷口后，高速的 OFA 气流可将烟气推向前墙区域，可以提高炉膛充满度， 有利于燃尽。因此可保证燃烧效率。 （5）煤粉燃烧器寿命 煤粉浓缩器采用陶瓷结构， 保证了煤粉燃烧器的寿命； 中心管外层采用陶瓷 结构，陶瓷与中心管的碳钢管采用螺栓连接，保证陶瓷不会脱落；燃烧器喷口采 用特定的耐热合金钢， 其耐热温度达 12001250。保证燃烧器使用寿命大于1 个大修期。 8. 预期目标 （1）燃烧器改造后，运行稳定，炉膛负压稳定，主蒸汽压力、主蒸汽温度达 到设计要求。 不因燃烧器的改造而引起锅炉效率的降低，炉渣及飞灰可燃物的提 高； （2）燃烧器及区域内不产生高温腐蚀、不结焦、不会烧毁燃烧器及喷口； （

24、 3） 在 燃 用 烟 煤 时 ， 锅 炉 在 额 定 负 荷 下 运 行 时 ， NOx 排 放 量 降 到 250mg/m 3(O 2=6%)以下，力争达到200mg/m 3(O 2=6%)。 9. 中心给粉旋流煤粉燃烧器的应用情况 哈工大的专利技术中心给粉旋流煤粉燃烧器目前已经得到了应用，并得到了 用户一致好评，西柏坡电厂 #2炉 300MWe机组锅炉、邯郸电厂 #11、 #12炉 200MWe 机组锅炉、宁夏大坝发电厂#1 炉 300MWe 机组锅炉都利用中心给粉旋流煤粉燃 烧器对其进行过改造，并取得了良好的效果。今年将在乌沙山600MWe 机组上 得到应用。具体情况请见实例一实例四。

25、 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 11 页 10. 获得的专利、资助及奖项 中心给粉旋流煤粉燃烧技术已授权国家发明专利7 项，受理国家发明专利1 项，受理美国发明专利1 项，见表 1 所示。得到了国家“十一五”支撑计划资助 和国家“十一五” 863 计划资助，并荣获2005 年河北省科技进步三等奖，证书 附在下文。 表 1 授权和受理的发明专利 序 号 专利号 /申请号专利名称发明人 授权 时间 1 ZL 2007 1 0071815.9 一种防止高温腐蚀的低 NOx 旋流燃烧装置 李争起，靖剑平，陈 智超，秦裕琨 2009 2 ZL 2007 8 0017391.6 一种低氮

26、氧化物旋流煤 粉燃烧器 李争起，陈智超，孙 锐，孙绍增，吴绍华， 秦 明，刘 辉，秦裕 琨 2010 3 ZL 2008 1 0137200.6 一种大速比中心给粉旋 流煤粉燃烧器 李争起，靖剑平，陈 智超，刘光奎，刘春 龙，秦裕琨，赵洋 2010 4 ZL 2008 1 0137506.1 一种防止一级燃烧室结 渣的微油点火旋流煤粉 燃烧装置 李争起，陈智超，赵 洋，刘春龙 2010 5 ZL 2009 1 0071436.9 一种带有渐扩段的低阻 力、低 Nox 的旋流煤粉 燃烧器 陈智超，李争起，赵 洋，刘春龙 2010 6 ZL 200810064783.4 小油量气化燃烧侧向多 级开

27、放式点燃中心给粉 旋流燃烧器 李争起，陈智超，刘 春龙，果志明，孙绍 增 2010 7 ZL 2007 1 0072577.3 一种小油量气化燃烧、 侧向点燃中心给粉的旋 流燃烧器 李争起，陈智超，果 志明，秦裕琨 2009 8 2010 1 0213627.7 （发明专利） 一种用于工业窑炉的采 用烟气再循环的旋流煤 粉燃烧器 陈智超，李争起，申 珊平，朱群益，杨连 杰 已受 理 9 PCT/CN2007/070317 （同时申请美国和 中国发明专利） 一种低 NOx 旋流煤粉燃 烧器 李争起 , 陈智超 , 孙 锐, 孙绍增 , 吴少华 , 秦明, 刘辉, 秦裕琨 已受 理 大容量锅炉高效

28、低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 12 页 实例一 乌沙山发电有限责任公司3 号锅炉 600MW 机组改造项目详细介绍 1 锅炉概况 大唐乌沙山发电有限责任公司3 号锅炉采用三井巴布科克公司(Mitsui Babcock)的低 NOx 轴向旋流煤粉燃烧器 (Low NOx Axial Swirl BurnerLNASB) 技术，燃烧方式采用前后墙对冲燃烧。前后墙上各布置3 层燃烧器，每层各有5 只 LNASB 燃烧器，总共 30 只。在最上层煤粉燃烧器上方，前后墙各布置1 层燃 尽风口，每层布置5 只，共 10 只燃尽风口。 LNASB 燃烧器结构见图1 所示。 图 1 英巴 LNASB 旋流

29、煤粉燃烧器结构 燃烧器上排一次风喷嘴中心线到屏式过热器底部( 为 19.374m)、下排一次风 喷嘴中心线到冷灰斗弯管处( 为 3.007m)。三井巴布科克公司 (Mitsui Babcock) 拥有独特的燃烧器喉口设计经验，采用水冷壁让管加强喉口冷却，并采用高导热 性的、光滑的碳化硅砖敷设喉口表面，以降低燃烧器喉部耐火层表面温度，抑制 燃烧器区域的结焦。锅炉在不同负荷时燃烧器的投运方式和设计数据见表1。 表 1 锅炉在不同负荷时燃烧器的投运方式和设计数据 项目单 位BMCR BRL 75% BMCR 50% BMCR 最低稳燃负荷高加全切 煤耗量t/h 242.9 232 185.8 127

30、.5 77.8 225.1 推荐磨煤机投运台数台5 5 4 3 2 5 单只燃烧器煤量Kg/h 9716 9280 9290 8500 7780 9004 单只燃烧器热功率GJ/h 219.6 209.8 210.0 192.2 175.9 203.6 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 13 页 2 锅炉存在问题原因分析 乌沙山发电有限责任公司3 号锅炉存在的问题有： NOx 排放量高，燃烧器 组件磨损严重，燃烧器喷口结渣严重，存在喷口烧坏变形。 NOx 排放高的主要原因在于： (1)燃烧器结构型式欠妥，没有采用外浓内淡周向分离技术，燃烧器一、二 次风混合提前，不利于抑制NOx

31、生成； (2)原设计虽然进行了全炉膛分级燃烧，但燃尽风率偏小，燃烧所需要的空 气过多从燃烧器区域加入，给氮氧化物的产生创造了有利条件。 燃烧器喷口结渣、 烧坏变形主要是因为LNASB 燃烧器在燃烧器出口处形成 回流区，并且回流区的起点在燃烧器内部，回流区卷吸的高温烟气易使燃烧器喷 口结渣、烧坏变形。 3 改造方案 从机组运行的安全性和经济性出发，经过综合考虑，提出改造方案。 主要改 动锅炉 A、C、E、D、F 层对应的 25 只燃烧器，在原有的燃尽风装置上方新增 10 只燃尽风装置，并在4 个风道竖井上方引出燃尽风风箱。 (1) 燃烧器的改造结构如下： 将 LNASB 燃烧器一次风及中心风结构

32、改成中心给粉一次风结构。新型燃烧 器数量、布置位置及旋转方向均保持不变，燃烧器喷口与水冷壁开孔的密封方式 不变，新型燃烧器的旋流方向与原燃烧器的旋流方向相同，不拆改现有水冷壁。 将燃烧器的一次风通道连接处断开， 接口位置不变，取消了原燃烧器的一次风管， 安装中心给粉燃烧器一次风结构； 改后中心给粉旋流煤粉燃烧器保留原燃烧器的 内、外二次风道连接，在内二次风管上增加扩口，仍将点火油枪保留在燃烧器中 心。改造后中心给粉燃烧器的结构如图2 所示。 (2) 燃尽风装置的改造结构如下： 保留锅炉原有的燃尽风装置， 取消原有的燃尽风装置上方的一层吹灰器，并 在此高度处的前后墙各安装一层燃尽风装置，每层5

33、只，总计新增 10 只燃尽风 装置， OFA 布置图见图 3，燃尽风结构示意图见图4。燃尽风采用大风箱布置方 式，在风箱两侧入口安装机翼测速装置。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 14 页 图 2 改后中心给粉旋流煤粉燃烧器结构示意图 图 3 OFA 布置图 图 4 燃尽风结构示意图 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 15 页 4 改造目标 (1) 改造案NOX排放达到的指标：在B-MCR 工况下， 5 台磨煤机运行 （ABCDE 运行或 ABCEF 或 ABCDF 运行或 ABDEF 运行），NOX排放浓度不超 过 200mg/Nm3(O2=6%)；在 B-MC

34、R 工况下， 6 台磨煤机运行， NOX排放浓度不 超过 240mg/Nm 3(O 2=6%)；在低负荷工况下， 4 台磨煤机运行（ ABCE 运行）， NOX排放浓度不超过180mg/Nm 3(O 2=6%)。在低负荷稳燃工况下（ ABC 运行或 ABE 运行）， NOX排放浓度不超过240mg/Nm 3(O 2=6%)。 (2) 锅炉改造后，运行稳定，炉膛负压稳定，主蒸汽压力、主蒸汽温度达到 设计要求； (3) 在燃用现运行煤质时，锅炉在额定负荷下运行时，锅炉效率不低于改造 前的效率（ 94.2%） ，飞灰可燃物含量不提高（小于0.8%） ； (4) 燃烧器区无结渣现象； (5) 煤粉燃烧

35、器使用寿命达到2 个大修期； (6) 水冷壁进行改造后，不破坏锅炉的水动力特性。 5 改造后实际效果 项目正在进行中。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 16 页 实例二西柏坡电厂 300MWe 机组 锅炉技术改造 地点：河北省平山县时间： 2004年 2 号锅炉旋流式煤粉燃烧器等的技术改造 哈尔滨工业大学 专利技术 一种中心给粉旋流煤粉燃烧器. 发明专利申请号： 03111101.7 发明专利申请号： 200510009772.2 一. 基本概况 锅炉型号：北京BBW 公司BBW 1025/18.3M 型锅炉 设计煤种：晋中贫煤， Vdaf =11.35%， A ar=21.8

36、2%, M ar=6%, Qnet,ar=23874kJ/kg 原燃烧器： 美 BW 公司的 EI-DRB 双调风旋流煤粉燃烧器， 前后墙 对冲、三排（ 38=24 只）布置 制粉系统：钢球磨中间储仓式热风送粉 二. 改造前运行情况 1. 水冷壁区高温腐蚀严重，尤其是两侧墙，不到一个大修期就要更 换一批水冷壁管子； 2. 一次风管中的均流装置磨损严重，已不起作用； 3. 低负荷稳燃性能较差。 三. 技术改造主要措施 1. 将下层一次风燃烧器改造为改进型径向浓淡旋流煤粉燃烧器； 2. 一次风为直流风，同时采用径向浓淡分离技术； 3. 二次风为双通道型：内环为旋流风，外环为可调的直流风。 四改造后

37、实际效果 1. 燃用煤种：低挥发分烟煤, Vdaf =21.06%，A ar=28.8% ，M ar=4.7%, Qnet,ar=22210 kJ/kg； 2. 低负荷稳燃能力提高： 可实现 135MWe(45额定负荷 )不投油稳定 运行； 3. 燃烧效率提高； 4. 工作可靠，调节灵活，操作方便。 5. 在仅改造下层 8只燃烧器的情况下，NOx的排放量为 1113mg/Nm 3。 运行情况基本相同的1 号锅炉 NOx 的排放量为 1206mg/Nm3。NOx 排放量降低了 93mg/Nm3，降幅达 8%。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 17 页 实例三 邯郸热电厂 200M

38、We 机组 锅炉技术改造 地点：河北省邯郸市时间： 2005年 11、12 号锅炉旋流式煤粉燃烧器等的技术改造 哈尔滨工业大学 专利技术 一种中心给粉旋流煤粉燃烧器. 发明专利申请号： 03111101.7 发明专利申请号： 200510009772.2 一. 基本概况 锅炉型号：北京BBW 公司BBW 670/13.7M 型锅炉 设计煤种：晋中贫煤， Vdaf =28.67%， A ar=30.11%, M ar=7.82%, Qnet,ar=21 173kJ/kg 原燃烧器： 美 BW 公司的 EI-DRB 双调风旋流煤粉燃烧器， 前后墙 对冲、三排（ 36=18 只）布置 制粉系统：钢球

39、磨中间储仓式热风送粉 二. 改造前运行情况 1. 经常满负荷灭火； 2. 助燃油量大； 3. 低负荷稳燃性能较差。 三. 技术改造主要措施 1. 将下层一次风燃烧器改造为中心给粉旋流煤粉燃烧器； 2. 一次风为直流风，同时采用径向浓淡分离技术； 3. 二次风为双通道型：内二次风叶片为轴向弯曲叶片，外二次风叶 片为切向直叶片，内、外层二次风的旋转方向是一致。 四改造后实际效果 1. 燃用煤种：低挥发分劣质煤 , Vdaf =22.86%， Aar=35.28% ， M ar=7.40%, Qnet,ar=18 130 kJ/kg； 2. 低负荷稳燃能力提高： 可实现 100MWe(45额定负荷

40、)不投油稳定 运行； 3. 燃烧效率提高； 4. 工作可靠，调节灵活，操作方便。 5. 在仅改造下层 8 只燃烧器的情况下， NOx 的排放量为 795mg/Nm 3， NOx 排放量较改造前降低了166 mg/Nm 3，降幅达 17.27 %。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 18 页 实例四 大坝电厂 300MWe 机组 锅炉技术改造 地点：宁夏回族自治区青铜峡市时间： 2006年 1 号锅炉旋流式煤粉燃烧器等的技术改造 哈尔滨工业大学 专利技术 一种中心给粉旋流煤粉燃烧器. 发明专利申请号： 03111101.7 发明专利申请号： 200510009772.2 一. 基本

41、概况 锅炉型号：北京BBW 公司BBW 1025/16.4M 型锅炉 设计煤种：灵武矿烟煤，Vdaf =32.32%， A ar=7.16%, M ar=22.82%, Qnet,ar=19 679kJ/kg 原燃烧器： 美 BW 公司的 EI-DRB 双调风旋流煤粉燃烧器， 前后墙 对冲布置，前墙三排（ 34=12 只） ，后墙两排（ 24=8 只）共 20 只 制粉系统：中速平盘磨煤冷一次风正压直吹式 二. 改造前运行情况 1. 低负荷稳燃性能较差； 2. 助燃油量大； 3. NOx排放量高。 三. 技术改造主要措施 1. 将下层一次风燃烧器改造为中心给粉旋流煤粉燃烧器； 2. 一次风为直

42、流风，同时采用径向浓淡分离技术； 3. 二次风为双通道型：内二次风叶片为轴向弯曲叶片，外二次风叶 片为切向直叶片，内、外层二次风的旋转方向是一致。 四改造后实际效果 1. 燃用煤种： 烟煤 Vdaf =33.06%，Aar=25.65% ，M ar=14.6%, Qnet,ar=17 560 kJ/kg； 2. 低负荷稳燃能力提高：可实现110MWe(36.7额定负荷 )不投油稳 定运行； 3. 燃烧效率提高； 4. 工作可靠，调节灵活，操作方便。 5. 在 仅 改 造 下 层8 只 燃 烧 器 的 情 况 下 ， NOx 的 排 放 量 为 727.67mg/Nm 3，NOx 排放量较改造前降低了 115.88 mg/Nm 3，降幅达 13.74 %。 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 19 页 大容量锅炉高效低 NOx 旋流煤粉燃烧技术 第 20 页