锅炉低氮氧化物燃烧器改造设计说明Word文档格式.doc
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℃
540
520
4
再热蒸汽流量
822.09
737.75
551.04
513.7
265.3
5
再热蒸汽进口压力
3.83
3.44
2.56
2.39
1.13
6
再热蒸汽出口压力
3.62
3.25
2.41
2.25
1.06
7
再热蒸汽进口温度
319.3
313.9
295.5
305.9
293
8
再热蒸汽出口温度
483
9
给水温度
279.6
272.5
253.2
249.7
212
10
给水压力
20
18.7
17.8
15.0
7.81
11
给水流量
878.8
596.8
552.8
290.4
12
省煤器水阻
0.37
0.33
0.29
0.28
0.24
13
汽包设计压力
20.6
14
再热器设计压力
4.35
15
锅炉效率（按低发热值）
%
92.86
92.97
93.42
93.59
94.71
16
总燃煤量（按低发热值）
126.3
114.4
85.9
80.5
42.5
17
排烟温度（修正前）
136.1
133.3
116.7
113.9
90.6
18
排烟温度（修正后）
128.3
125
108.3
105
78.9
19
干烟气损失
4.65
4.52
4.09
3.93
2.72
21
总烟气量
kg/h
1304525
1181786
946839
879016
438961
22
总风量
1204098
1090808
878534
815030
405169
23
进口烟气温度
360
351
331.7
320
276
24
出口一次风温
312
310
291
285
255
25
出口二风温
322
318
298
290.6
259
26
过热器压降
1.36
1.11
0.6
0.81
0.41
27
再热器压降
0.21
0.19
0.15
0.14
0.05
28
省煤器出口过剩空气率
34.1
32.8
29
炉膛容积热负荷
MJ/m3h
406.1
368.1
276.4
258.8
136.7
30
炉膛截面积热负荷
GJ/m3h
18.74
16.92
12.7
11.92
6.24
31
上炉膛出口烟温
1146
1125
1068
1039
803
32
下炉膛出口烟温
1337
1326
1294
1246
1161
注：
1.锅炉原设计的暖风器已拆除2；
上表所述的压力均为表压力
锅炉采用П型结构布置，锅炉燃烧室受热面采用膜式水冷壁，水循环采用单汽包、控制循环、单段蒸发系统。
锅炉设有4级过热器（低温过热器、屏式过热器、后屏过热器、高温过热器），3级再热器（墙式辐射再热器、屏式再热器、末级再热器），一级省煤器。
在低温过热器和屏式过热器、屏式过热器和高温过热器之间分别布置有一、二级过热蒸汽喷水减温器；
在墙式再热器入口布置有再热器事故喷水减温器。
受热面依次为辐射式再热器、前后屏过热器、前屏再热器、末级再热器、末级过热器、转向室后是立式低温过热器、水平低温过热器以及省煤器。
锅炉89%MCR负荷时，各受热面的热力计算主要技术数据见表3-2。
表3-2热力计算主要技术数据（89%MCR）
项目
受热面积
烟温
烟速
工质温度
进口
出口
m2
m/s
壁式再热器
365.9
366.8
顶棚过热器
1319
359.2
361.8
分割屏
663.6
1124
408
451.8
后屏过热器
1055
1021.7
6.7
515.8
再热器前屏
1544
904.4
7.2
470.6
水冷壁吊挂管
53
7.0
末级再热器
1797
897.2
812.8
9.0
469.6
水冷壁排管
264
8.9
末级过热器
2265
795.6
722.2
9.2
504.6
过热器排管
188.8
713.3
362.7
立式低温过热器
1250
666.1
8.8
404.3
418.2
汽冷吊挂管
220
3.8
转向室
441.9
658.9
643.9
363
364.2
水平低温过热器
11445
440
9.3
省煤器
6052
351.1
8.6
272.8
298.9
3.2燃料
锅炉设计燃用晋北烟煤，校核煤为澳大利亚煤、安太堡煤。
设计煤种与校核煤种的特性分析见表3-3。
表3-3设计用煤校核用煤的品质特性
符号
设计煤
校核煤
晋北烟煤
澳大利亚煤
安太堡煤
煤
质
分
析
收到基碳
Car
58.56
67.06
62.93
收到基氢
Har
3.36
3.84
4.27
收到基氧
Oar
7.28
5.38
8.22
收到基氮
Nar
0.79
1.38
1.12
收到基硫
Sar
0.63
0.47
0.87
收到基灰分
Aar
19.77
13.6
14.19
收到基水分
Mt
9.61
8.3
8.4
固有水分
Wf
2.85
2.3
2.53
可燃基挥发分
Vr
32.31
31.90
37.48
低位发热量
Qnet,ar
kJ/kg
22441
25680
23326
哈氏可磨系数
HGI
-
57.61
54
50
灰
的
成
份
二氧化硅
SiO2
50.41
53.5
39.56
三氧化铝
Al2O3
15.73
37.5
38.88
三氧化铁
Fe2O3
23.46
2.4
11.03
氧化钙
CaO
0.7
4.8
氧化镁
MgO
1.27
0.4
氧化钠
Na2O
2.33
0.9
氧化钾
K2O
三氧化硫
SO3
3.3
其它
2.87
1.8
熔
点
变形温度
DT
1110
>
1600
1500
软化温度
ST
1190
熔化温度
MT
流动温度
FT
1270
3.3燃烧系统
锅炉为四角切向布置摆动式直流燃烧器，与设计煤种晋北烟煤相适应，为兼顾防止结渣、稳燃及降低NOx排放，燃烧系统采用了美国ABB-CE公司的第一代LNCFS-I型低NOx燃烧技术，设置大偏斜二次风与紧凑型燃尽风（炉膛结构、燃烧器设计参数分别见表3-5与表3-6）。
在两侧墙布置了整面的大风箱来连通前后两角的二次风，每角的风箱内部设有导流和分隔板，用调节挡板控制各层二次风量。
二次风由燃料风、辅助风及燃尽风三部分组成。
3.3.1燃料风
燃料风布置在一次风喷口周围，相当于周界风，用来冷却一次风口及燃烧器的摆动装置，增强一次风的刚性，并为煤粉初期燃烧提供氧气。
锅炉周界风占二次风的27.89%。
3.3.2辅助风
辅助风与一次风相间布置，起主二次风的作用，一般占二次风总量的50%。
油枪装在辅助风口内。
最下层的二次风常设定为固定值，其余辅助风由挡板开度和大风箱内风压与炉膛的压力差来决定。
锅炉设有7层辅助风室（含三层油风室），与一次风相间均匀布置，辅助风与燃尽风之和占二次风的71.87%。
3.3.3燃尽风
有两层燃尽风布置在顶层燃烧器的上面，属紧凑型燃尽风。
3.3.4直流燃烧器
燃烧器采用美国CE公司的宽调节比燃烧技术，利用煤粉管道进入燃烧器一次风喷嘴的弯头离心力作用，一次风气流被分成上下浓淡两部分，两部分之间采用隔板隔开，燃烧器出口处设有带波纹型的稳燃钝体。
煤粉浓淡分离和稳燃钝体的配合使用，可提高低负荷的稳燃特性。
锅炉燃烧器采取均等相间布置方式。
煤粉喷嘴自下而上分别为A、B、C、D、E、F共6层布置24个喷嘴。
3.3.5假想切园的旋向
为降低NOx排放，改善炉膛出口动力场和温度场的偏差，一次风、二次风及燃尽风喷口采取不同的射流方向布置。
锅炉的燃烧器一次风、油风室及下端部风室二次风射流中心线与前水冷壁夹角分别为36°
和43°
；
部分辅助风采取大偏斜的方式与一次风同向送入炉内，二次风射流中心线与前水冷壁中心线夹角分别为14°
和65°
燃尽风室二次风以与一次风反切的方式送入炉内，射流中心线与前水冷壁中心线夹角分别为56°
和23°
。
即，在炉膛中心形成两个逆时针和一个顺时针旋转的假想切园。
3.3.6燃烧器摆角
锅炉的燃烧器喷嘴可上下摆动22°
，二次风喷嘴可上下摆动30°
，燃尽风喷嘴可作向上30°
和向下5°
的摆动。
各喷嘴采取整体联动方式调节上下的角度，以改变燃烧中心区的位置，用于调节炉膛内各辐射受热面的吸热量，从而调节再热汽温。
与此相适应，为保证火焰充满空间和煤粉燃烧空间，底层燃烧器至冷灰斗的距离及顶层燃烧器至屏底的距离均设计较大：
顶层燃烧器至屏底距离为18.288m，燃烧器区域高度为7.322m，底层燃烧器至冷灰斗上沿距离为4.564m。
3.3.7炉膛热负荷
锅炉的炉膛容积为7275m3，炉膛容积热负荷与截面积热负荷分别为406MJ/m3h与18.74×
109J/m2h。
表3-5炉膛结构
数值
炉膛宽度
m
14.059
炉膛深度
11.790
炉膛容积
m3
7275
109J/m2h
上层煤粉燃烧器中心至屏底距离
18.288
燃烧器区域高度
7.322
下层燃烧器至冷灰斗上沿距离
4.976
辐射受热面（到分隔屏底）
1996
辐射受热面（到后屏入口）
3749
辐射受热面（到炉膛出口）
4338
水冷壁管径×
壁厚
mm
44.5×
5.5
水冷壁管节距
57.15
表3-6燃烧器设计参数
单只煤粉喷嘴热功率（五台磨煤机运行）
kJ/h
141.7×
106
单只煤粉喷嘴热功率（六台磨煤机运行）
118.1×
二次风速度
45.8
二次风温度
二次风率
74.3
二次风中周界风份额
27.89
二次风中辅助风份额
71.87（燃尽风份额不详）
二次风中燃尽风份额
一次风速度
25.02
一次风率
20.7
燃烧器一次风阻力
Pa
254
燃烧器二次风计算阻力
673
一次风喷嘴间距
1272
3.4炉水循环和水冷壁
炉水循环采用内螺纹管膜式水冷壁的强制循环系统，炉膛内布置870根水冷壁组成53个循环回路。
水冷壁由外径为44.5mm的管子构成，节距为57.15mm。
在热负荷较高的区域采用了内螺纹管，其余部分为光管。
3.5磨煤机
锅炉配备6台RPB-783型正压直吹CE雷蒙式中速磨煤机，设计出力为31.9t/h（实际出力在22-26t/h），煤粉管内一次风速为26.67m/s，设计煤粉细度为200目筛通过量75%。
每台磨煤机为同层四支燃烧器供粉，每根一次风粉管道上设有节流孔板。
3.6仪控系统
原燃烧器内布置有美国Bailey公司的FLAMONÒ
FlameDetectorUM/UM型火焰检测系统；
六层煤，三层油具有三十六只喷燃器，对应每个喷燃器安装一个火检探头，共有三十六只火检探头。
原每个角的各层燃烧器喷嘴由一台摆动气缸控制可上下摆动，改造后的燃烧器要求在摆动范围及驱动力矩上满足现有执行机构要求。
本次改造如涉及二次风系统变化，改造后的二次风门包含燃尽风门的动作行程及驱动力矩应能满足现有二次风门执行机构的动作行程及输出力矩要求。
4.低NOx改造锅炉边部条件分析
妈湾厂1号炉目前管理水平较高，设备维护基本到位，锅炉一般能安全正常高效运行。
目前1号炉主要表现在NOx排放较高，平均在600mg/Nm3左右，低氧运行时NOx可下降到400mg/Nm3左右，但会带来飞灰可燃物升高，锅炉效率降低。
因此，本次改造的中心是在保持锅炉高效安全运行的前提下，将NOx降低至理想水平。
4.1锅炉炉膛条件
1号炉与当前大容量锅炉设计参数相比，炉膛容积及截面均偏小，燃尽高度还算适中。
与大同4号炉、京能1号炉相比，妈湾石1号炉，锅炉容积较大，燃尽高度高，运行条件也好，采取低NOx改造的有利条件；
妈湾1号炉膛截面负荷较大，炉内上部水冷壁结渣，个别点炉膛温度偏高，最高达1600℃，会造成热力型NOx大量生成。
采取低NOx措施后必须充分考虑锅炉炉内防渣及煤粉燃尽问题，防渣的同时还要保证一定的燃尽空间。
表4-1锅炉条件对比表：
大同4#炉（670T/H）
京能1#炉（670T/H）
妈湾1#炉
灰份Aar
36
32.2
挥发份Var
23.2
低位热值
Kj/kg
17560
18450
炉
型
炉膛截面
mm×
10880×
11920
11660×
11660
14059×
11790
4238
4111
炉膛高度
49200
49180
容积热负荷
Kw/m3
138.3
112.8
截面热负荷
Kw/m2
4378.1
4181
5205
大屏下沿高
35.8
43
除渣方式
湿排渣,
干排渣
湿排渣
4.2制粉系统
对本次改造影响最大的是制粉系统，目前6台磨全部出力明显不足（设计出力31.9t/h，实际出力约22~26t/h），额定负荷下需要投运6台磨煤机。
个别磨排“石子煤”量大，也是磨出力不够的主要原因。
部分磨煤机的煤粉细度较粗，远远偏离R75＝25％的设计值。
B、D磨煤粉R90达40%以上，R200达10%以上，而且煤粉管道间煤粉分配也不均匀。
表4-2#炉磨煤机煤粉细度及均匀性汇总
R90
R90平均
R200
R200平均
均匀系数
N平均
1#炉
A
19.8
25（17.5）
4.95（1.475）
1.04
1.095
B
40.8
11.2
C
18.2
1.2
1.19
D
39.2
12.6
0.99
E
17.2
1.3
F
14.8
1.10
磨出力不足、煤粉偏粗且管道间分配不均都会对改造后低NOx燃烧系统的运行产生不利影响，影响空气分级到位，而且会带来飞灰可燃物偏高，进而影响锅炉效率。
按制粉系统目前状况，改造后无论是NOx排放指标还是机组运行的经济性都很难得到有效保证。
我们认为在进行低NOx燃烧系统改造的同时，非常有必要对目前的制粉系统进行彻底检查或局部升级，使煤粉细度达到设计值，磨煤机出口风量及煤粉流量偏差至合理范围之内的效果，以保证实现技术规范中各项参数要求的目的。
4.3煤质
表4-3改造设计用煤及校核用煤的品质特性
类别
项目
设计煤种
校核煤种1
校核煤种2
燃
60.33
62.29
3.46
9.94
7.12
0.70
0.68
0.83
14.00
13.5
11.00
12.12
干燥无灰基挥发分
Vdaf
36.44
32.52
收到基低位发热量
MJ/kg
22440
22760
23720
哈氏可磨性系数
57.64
56
61
36.71
50.11
13.99
25.26
11.36
8.23
22.92
9.36
1.28
1.96
1.24
2.15
2.48
1130
1410
1160
1200
表4-4入炉煤质特性
检测项目
检测结果
适用标准
T-01
T-02~04
T-05~06
T-07
工业
分析
与
元素
全水分
14.2
13.7
23.9
GB/T211-2007
空气干燥基水分
Mad
3.63
3.78
14.24
GB/T212-2001
10.83
12.73
12.92
31.46
33.24
49.10
63.20
61.42
54.91
DL/T568-1995
3.43
3.57
0.67
0.71
0.69
6.94
7.17
13.89
全硫
St,ar
0.73
0.
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