湛江调顺电厂2×600MW锅炉燃烧器低氮改造技术的研究与应用

湛江调顺电厂2×600MW锅炉燃烧器低氮改造技术的研究与

应用

摘要：详细描述湛江调顺电厂2×600MW锅炉改造前的燃烧器情况，改造原理及

改造方案。优化燃尽风燃烧器设计，使主燃区还原性气氛增强，同时增加贴壁风

燃烧器。采用立体错列分级低氮燃烧技术抑制NOx生成。

关键词：燃烧器；低氮改造；还原性气氛

Applications Analysis on Retrofit of Low Nitrogen Swirl-burner

in Zhan jiang 2×600MW power plant

Pan Yu-kun1，Fu Yong-qiang1，Xiong Zhi-jian1，Lin Shui-sheng1，Wu Dong-hai2，Yu Miao2，Chen Jian-ge2

（1.Zhanjiang Zhongyue Energy co.，Ltd.，Zhanjiang524000，China；

2.Harbin Boshen Technology development co.，Ltd. Haerbin150036，China）

ABSTRACT：The details of burner used in Zhanjiang 2×600MW power plant boiler before retrofit，the retrofit principle and scheme. Optimization of over fire air burner design，the reducing atmosphere of main combustion zone is increased，while increasing the number of closing-to-wall air burner. Three-dimensional staggered Low nitrogen combustion technology is used to reduce NOx.

Keyword：burner，low nitrogen transformation，Reducing atmosphere 引言

湛江中粤能源有限公司2×600MW锅炉为亚临界参数、自然循环、前后墙对

冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、尾部双烟道、全钢构

架的型汽包炉，再热汽温采用烟气挡板调节，空气预热器置于锅炉主柱内，制

粉系统采用侧煤仓布置结构。为解决锅炉NOx排放量高，燃烧器区域局部结焦、

侧墙水冷壁区域CO浓度高、水冷壁存在高温腐蚀现象等缺陷，湛江电厂组织哈

尔滨博深科技发展有限公司对锅炉实施低氮改造。

1 改造前锅炉燃烧器概况

1.1燃烧器与燃尽风

锅炉共配有 30 只低 NOx 旋流式煤粉燃烧器，30 只燃烧器分三层分别布置在

锅炉前后墙水冷壁上，每层各有 5 只燃烧器。燃烧器布置时充分考虑了燃烧器之

间的相互影响。燃烧器上部布置有燃尽风调风器，10 只燃尽风调风器分别布置在

前后墙上，每面墙各五个，布置成一排。[1-3]

表1 锅炉容量及主要参数

Tab.1 Boiler capacity and main parameters

1.2运行中存在的问题

锅炉在运行过程中存在燃烧器区域局部结焦、侧墙水冷壁区域CO浓度高、

水冷壁存在高温腐蚀现象等问题。煤粉燃烧不稳定，飞灰可燃物含量升高，排放

的烟气中NOx含量升高。

2超浓缩均流给粉旋流燃烧器应用特点

1）超浓缩均流给粉旋流煤粉燃烧器气固流动特性对NOx排放的影响超浓缩均流给粉旋流煤粉燃烧器煤粉喷入位置正对中心回流区的中心部分，

增加了穿过中心回流区的煤粉量，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。

[4-5]

利用合理的燃料分级，保持较高的煤粉均匀性，强化提前着火及分级配风，

其设计基于以下几点原理基础：

A.挥发分氮与焦炭氮在迁徙过程中与反应气氛关系密切，在不同的反应气氛下，生成的HCN与NH3量是不一样的，同时HCN与NH3在后期的转化反应也是

不一样的。如在氧化性气氛下，HCN与NH3主要以NO的形式释放出来，而在还

原性气氛下，HCN与NH3主要以N2的形式释放出来，所以在燃烧器喷口范围内

建立较强的还原性气氛是低NOx旋流燃烧器的基本要求。挥发分氮随煤中挥发分

的受热，HCN与NH3析出量的多少直接与NOx的排放水平相关，强化提前着火，提高对喷口区域煤粉的加热速率，均有利于降低NOx的生成。[6-7]

B.高浓度煤粉燃烧不仅可以降低着火热，提前着火燃烧，而且高浓度煤粉浓

度为反应环境提供强还原性气氛，是降低NOx的排放的主要手段。

2）超浓缩均流给粉旋流燃烧器可以形成合适的中心回流区

高效低阻的一次风浓缩器，将一次风煤粉气流分成浓淡两相，煤粉浓度高，

强化提前着火，提高了对喷口区域煤粉的加热速率，有利于挥发分氮前驱物HCN

与NH3析出，均有利于降低NOx的生成。[8]

燃烧器喷口的回流区将煤粉浓淡相隔开，使其分别单独进行燃烧反应，深化

了浓淡分级燃烧的程度；同时也推迟了二次风与煤粉主气流的混合时机，深化了

空气分级燃烧的程度，大大延长了煤粉着火后在挥发分燃烧区的停留时间，在燃

烧器喷口一定范围内建立了较大高温低氧的强还原性气氛区域，有利于深度降低NOx的生成量。

由于中心风管的存在，存在一个小的中心回流，尤其是利用一次风淡相与内

外二次风配合，在燃烧器喷口建立了一个较大的环形区域，易于卷吸高温烟气，

强化着火。通过火焰稳燃环和煤粉浓缩器的有机结合，实现了火焰的最大稳定。[9]

超浓缩均流给粉旋流煤粉燃烧器形成稳定的回流区，有利于煤粉稳定燃烧及

氮氧化物的降低。超浓缩均流给粉旋流煤粉燃烧器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，燃烧

器二次风内筒（二次风旋流器）采用抽出式结构等，内二次风燃烧器喷口旋流强

度与风量可以同时就地手动调节，可以控制燃烧器火焰回流区与一、二次风混合

强度，保证控制燃烧初期NOx形成，同时保证燃尽率的提高。通过调节内二次风

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。

3）增加燃尽风风量强化炉内整体分级燃烧

优化燃尽风燃烧器设计，强化了炉内轴向空气分级燃烧，进一步降低了主燃

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。[10-12]

4）增加贴壁风，减少高温腐蚀

新增的12只贴壁风燃烧器能左右摆动（专利技术），增大了侧墙壁面氧量覆盖度和氧量，降低侧墙水冷壁区域的还原性气氛，减少CO排放和减少锅炉水冷

壁高温腐蚀现象发生，能大大减少结焦现象。

3 湛江#1、2锅炉改造方案及改造效果

3.1改造目标

●改造后，300-630MW负荷工况下脱硝装置入口NOX浓度稳定控制在

280mg/Nm3（按照6%氧量标态核算）及以下；