李澤伯，許利峰，賴積海，張 勇，陳華剛，孫 彬

(1．安徽池州九華發(fā)電有限公司，安徽 池州 247100；2．煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司，山東 煙臺 264006)

330MW貧煤鍋爐改燒神華煙煤技術(shù)改造及經(jīng)濟性分析

李澤伯1，許利峰1，賴積海2，張 勇2，陳華剛1，孫 彬1

(1．安徽池州九華發(fā)電有限公司，安徽 池州 247100；2．煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司，山東 煙臺 264006)

某電廠2×330MW機組鍋爐為了減少污染物排放、提高鍋爐運行經(jīng)濟性，將煤種變更為神華煙煤，為此進行了燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)綜合改造，改造后各項指標良好。NOx排放低于180mg/m3，鍋爐效率提高1.5%，綜合廠用電率降低0.72%，機組供電煤耗降低約7g/kW·h，實現(xiàn)了綜合節(jié)能減排及超凈排放的目標。

貧煤鍋爐；煙煤；制粉系統(tǒng)；低氮燃燒器；節(jié)能減排

0 引言

相對于同容量的貧煤鍋爐而言，改燒煙煤后，由于煙煤燃盡程度比貧煤好，化學(xué)及機械未完全燃燒損失小，改造后鍋爐效率均會有所提高[1]。對于燃燒低揮發(fā)分的貧煤鍋爐而言，在鍋爐設(shè)計時需要較大的斷面熱負荷和容積熱負荷，保證鍋爐穩(wěn)燃和煤粉燃盡的需求，但較高的熱負荷將造成鍋爐NOx生成量的增加，NOx排放量較高。而改造后燃用揮發(fā)分含量較高的煙煤時，由于其較好的穩(wěn)燃和燃盡特性，配合低NOx燃燒技術(shù)改造，可以更好地進行分級風的布置，更深入地進行爐內(nèi)空氣分級燃燒，改造后爐內(nèi)NOx排放量將會降低30%～50%[2-3]。

以某電廠2×330MW機組鍋爐為例，鍋爐原設(shè)計煤種為貧煤，燃用過程中鍋爐效率較低，爐膛出口NOx排放量高，制粉系統(tǒng)廠用電率高。為了提高鍋爐效率、降低NOx排放量，提高鍋爐運行經(jīng)濟性，將原設(shè)計貧煤改造為煙煤。但原制粉系統(tǒng)為鋼球磨中間儲倉式熱風送分系統(tǒng)，制粉及送粉溫度均較高，無法直接磨制揮發(fā)分含量較高煤粉，否則制粉系統(tǒng)將存在爆炸的危險，影響鍋爐機組的安全運行。為了提高制粉系統(tǒng)的防爆性能，使其能夠在保證安全的前提下磨制改造后煙煤，根據(jù)相關(guān)標準DL5145-2012《電站磨煤機及制粉系統(tǒng)選型導(dǎo)則》相關(guān)規(guī)定，可采取降低磨煤機出口溫度、送粉溫度及降低磨煤機內(nèi)氧容積份額，也可將原制粉系統(tǒng)改造為適合磨制高揮發(fā)分煤種的直吹式中速磨系統(tǒng)。為保證制粉系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，對包括磨煤機在內(nèi)的制粉系統(tǒng)各設(shè)備進行改造，更換為直吹式制粉系統(tǒng)，在保證鍋爐系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的前提下，獲得較高的改造經(jīng)濟性，同時降低NOx的排放[4-5]。

1 鍋爐概況及改造煤種分析

某電廠2×330MW機組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的HG-1025/17.5-YM30型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐。鍋爐原制粉系統(tǒng)為鋼球磨中儲式熱風制粉系統(tǒng)，配有4臺鋼球磨，2臺離心式一次風機，4臺排風機。

鍋爐原設(shè)計煤種為淮北劉橋礦混煤。為了提高鍋爐運行經(jīng)濟性，實現(xiàn)綜合節(jié)能減排及超凈排放的目標，將鍋爐原設(shè)計煤種變更為神華煙煤，改造前后煤質(zhì)數(shù)據(jù)對比如表1所示。

表1 鍋爐改造前后煤質(zhì)對比

改造設(shè)計煤種具有極易著火、易燃盡的特點，干燥無灰基揮發(fā)分高達40%左右，有利于采用低NOx燃燒器及空氣分級技術(shù)手段進行氮氧化物減排，而且飛灰、爐渣可燃物易于控制。本次改造采用的神華煙煤屬于結(jié)渣中等的煤。而且含硫量較低(僅為0.4%左右)，在采用低氮燃燒技術(shù)后，爐膛結(jié)渣及水冷壁高溫腐蝕的風險較低。

原鍋爐是依據(jù)貧煤燃料設(shè)計制造，鍋爐燃燒、制粉、風煙等系統(tǒng)已不適合改造后煤質(zhì)，需對鍋爐燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)進行綜合改造，以適應(yīng)改造后煤種，保證鍋爐效率及各項指標，實現(xiàn)綜合節(jié)能減排及超凈排放目標。

2 鍋爐綜合改造內(nèi)容

本次為使貧煤鍋爐全燒神華混煤，進行了制粉系統(tǒng)改造，將原鋼球磨中儲式熱風制粉系統(tǒng)改造為中速磨直吹式制粉系統(tǒng)；更換原離心式一次風機為2臺100%容量的軸流一次風機。同時為降低鍋爐NOx排放還對原鍋爐燃燒系統(tǒng)進行改造，原鍋爐為四角切圓燃燒系統(tǒng)，未進行低NOx燃燒改造，本次改造過程中將原燃燒器更換為雙尺度低NOx燃燒器。通過綜合改造，實現(xiàn)了貧煤鍋爐全燒神華混煤，同時保證了機組經(jīng)濟性，實現(xiàn)了綜合節(jié)能減排及超凈排放的目的。

因改造后煙煤與原設(shè)計貧煤相比，煤種在水分、灰分、揮發(fā)分及熱值方面均有較大變化，尤其是揮發(fā)分由原設(shè)計的23.2%升高到37.11%，根據(jù)《電站磨煤機及制粉系統(tǒng)選型導(dǎo)則》(DL/T466-2004)要求，原鋼球磨中儲式熱風制粉系統(tǒng)已不適用于揮發(fā)分高的煙煤[6]。當磨制中高揮發(fā)分(Vdaf=27%～40%)、高水分以下(外在水分Mt≤15%)、磨損性較強以下的煙煤時，宜選用中速磨煤機直吹式系統(tǒng)。因此本次鍋爐綜合改造中將原鋼球磨中儲式熱風制粉系統(tǒng)改造為中速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。

制粉系統(tǒng)改造后，原風機流量及壓頭均不足，同時為了提高一次風機效率，節(jié)約運行電耗，一次風機采用一運一備單列布置的方式，同時在空預(yù)器前設(shè)置了連通大風箱保證兩側(cè)一次風流量均勻。

改造內(nèi)容如下：

拆除原磨煤機、排粉風機、煤粉倉、一次風箱、粗細粉分離器、輸粉機等設(shè)備；設(shè)置4臺中速磨煤機，磨煤機選用HP803/Dyn，配旋轉(zhuǎn)動態(tài)分離器；更換4臺電子稱重式給煤機，出力5-50t/h；設(shè)置2臺密封風機；更換原2臺離心式一次風機為2×100%容量動葉可調(diào)軸流式風機，一次風機型號為ANT-1960/1400F；空預(yù)器前設(shè)置一次風連通大風箱；重新布置一次風管道。

改造后燃燒系統(tǒng)采用雙尺度低NOx燃燒系統(tǒng)，以爐內(nèi)影響燃燒的兩大關(guān)鍵尺度(爐膛空間尺度和煤粉燃燒過程尺度)為重點關(guān)注對象,全面實施系統(tǒng)優(yōu)化，達到防渣、燃盡、低NOx一體化的目的[7]。

主要改造內(nèi)容如下：更換現(xiàn)有燃燒器組件，對燃燒器進行重新布置，改變假想切圓直徑，調(diào)整各層煤粉噴嘴的標高和間距，增加新的燃盡風組件以增加高位燃盡風量；除最下層一次風沿用微油之外，其它一次風噴口全部采用上下濃淡中間帶穩(wěn)燃鈍體的燃燒器；采用新的二次風室，適當減小端部風室、油風室及中間空氣風室的面積；在緊湊燃盡風室兩側(cè)加裝貼壁風；采用節(jié)點功能區(qū)技術(shù)，在兩層一次風噴口之間增加貼壁風，拆除原有的三次風噴口及管道。

端部二次風及一次風設(shè)計為逆時針方向旋轉(zhuǎn)，切圓適當調(diào)整；中間二次風改為與一次風小角度偏置，反向切入，形成橫向空氣分級。風量重新合理分配，并調(diào)整主燃燒器區(qū)一二次風噴口面積，使一次風速滿足入爐煤種的燃燒特性要求，主燃燒器區(qū)的二次風量適當減小，形成縱向空氣分級[8]。

拆除原有分離燃盡風SOFA，在原主燃燒器上方約7.4米處重新布置4層分離SOFA噴口，拆除原來的燃盡風連接風道采用新的墻式燃盡風連接風道，分配足量的SOFA燃盡風量，SOFA噴口可同時做上下左右擺動。

最下層一次風噴口(微油)不擺動、其它一次風噴口可以整體擺動±20°，所有二次風噴口可以整體擺動±30°、最下層二次風噴口預(yù)上傾5°，燃盡風噴口可以整體上下擺動±20°、左右擺動±10°。

3 改造效果分析

鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量達到原設(shè)計值1025t/h，主、再熱蒸汽溫度在60ECR～100%BMCR時保持額定汽溫540℃，50%BMCR時再熱汽溫達到535℃，過、再熱器減溫水量無明顯增加；在各種工況下各段受熱面的金屬壁溫不超過其許用溫度；最低穩(wěn)燃負荷≤40%BMCR；在60%ECR～100%BMCR負荷下，鍋爐效率由改前92.5%提高到94%，較改造前提高1.5%，降低煤耗大于4.5g/kW·h。

改造前后制粉系統(tǒng)電耗對比如表2所示。

表2 改造前后電耗對比

采用100%容量軸流一次風機單列布置，風機在320MW、240MW、180MW負荷工況下的效率可達到86%、85%和83%。效率提高，一次風機電耗降低。原鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)改造為中速直吹式制粉系統(tǒng)后磨煤機電耗有較大幅度降低。改造后制粉系統(tǒng)綜合電耗(包含通風電耗)大幅降低，綜合廠用電率降低0.72%，降低煤耗2.3g/kW·h；按機組年利用5000h計算，年節(jié)約標煤3680t。

進行雙尺度低NOx燃燒改造后，各負荷工況下NOx排放量大幅度降低，爐膛出口NOx排放量由原來320～360 mg/m3降低到低于180mg/m3(折算到6% O2)；通過SCR脫硝系統(tǒng)后，NOx排放量低于50mg/m3,達到國家超凈排放標準。

4 結(jié)語

對某電廠2×330MW機組鍋爐進行了貧煤改燒煙煤的鍋爐綜合改造，改造后鍋爐各項指標良好，NOx排放低于180mg/m3，鍋爐效率提高1.5%，綜合廠用電率降低0.72%，機組供電煤耗降低約7g/kW·h；結(jié)合汽機通流改造及MGGH、濕式電除塵器等環(huán)保綜合改造，機組在額定負荷運行條件下均達到供電煤耗低于310g/kW·h的指標，在當?shù)芈氏葘崿F(xiàn)超低排放指標。

[1]孫學(xué)信.燃煤鍋爐燃燒試驗技術(shù)和方法[M].北京:中國電力出版社,2002.

[2]王恩祿,彭 玲,羅永浩,等.燃煤電站鍋爐NOx排放的控制措施[J].鍋爐技術(shù),2003,34( 5): 49-51.

[3]李 鈞,閻維平,劉亞芝.煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒工況的影響[J].熱力發(fā)電,2009,20(3):59-64.

[4]朱國梁.410t/h煙煤鍋爐改燒貧煤的試驗研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2006.

[5]楊國旗,李 強.某電廠220t/h.貧煤鍋爐改燒優(yōu)質(zhì)煙煤的可行性研究[J].西北電力技術(shù),2006,26(4):13-15.

[6]DL/T466-2004,電站磨煤機及制粉系統(tǒng)選型導(dǎo)則[S].

[7]段彥明,孫久啟.提高火電廠設(shè)計和校核煤質(zhì)重要性的幾點認識[J].電力科技與環(huán)保, 2010,26(1):53-55.

[8]王嫻娜,朱 林,姜艷靚,等.燃煤電廠煙塵超低排放技術(shù)措施研究[J].電力科技與環(huán)保,2015,31(4):47-49.

Technical reformation and economic analysis of burning bituminous coal in a 330MW lean coal-fired boiler

In order to reduce the pollutant emission and improve operation efficiency,shenhua bituminous coal has been used to replace the lean coal which is the design coal of the boiler.Combustion system, coal pulverizing system, air and flue gas system of the boiler has been transformed for the replacement. According to the results of performance test after the transformation，the NOxemissions concentration is less than 180 mg/m3, boiler efficiency increased by 1.5%, service-power consumption rate decreased by 0.72%, and the power supply coal consumption reduced about 7g/kW·h and the plant achieves the goal of energy conservation and emission reduction.

lean coal-fired boiler; bituminous coal; coal pulverizing system; low nitrogen burner; energy conservation and emissions reduction

TK227.1

：B

：1674-8069(2017)04-058-03

2017-02-23；

：2017-03-31

李澤伯(1961-)，男，安徽桐城人，工程師，主要從事火電廠建設(shè)和運行管理。E-mail：zhangyluck@163.com