低氮燃烧器改造后出现的问题分析及治理对策

低氮熄灭器改造后出现的问题分析及治理对策2021年9月大唐华中电力实验研讨所低氮熄灭器改造后出现的问题分析及治理对策一、灰渣含碳量升高二、汽温异常三、汽温、壁温偏向大四、负荷呼应速率慢五、炉内结渣六、水冷壁高温腐蚀一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策〔一〕灰渣含碳量升高低氮熄灭器改造后灰渣含碳量普通情况下会在原来根底上又所升高，燃用煤质的着火燃尽特性越差，灰渣含碳量升高的幅度越大。不同煤种低氮改造后飞灰含碳量升高情况煤种挥发分飞灰含碳量升高值对应q4升高值高挥发分烟煤Vdaf≥30％0.5～1.00.23～0.46%中等挥发分烟煤25％≤Vdaf≤30％1.0～1.50.46～0.69%低挥发分烟煤20％≤Vdaf≤25％1.5～2.00.69～0.92%中高挥发分贫煤15％≤Vdaf≤20％2.0～2.50.92～1.15%无烟煤及低挥发分贫煤7％≤Vdaf≤15％2.5～4.51.15～2.07%一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策〔一〕灰渣含碳量升高不同煤种低氮改造后炉渣含碳量升高情况煤种挥发分炉渣含碳量升高值对应q4升高值高挥发分烟煤Vdaf≥30％1.5～2.00.08～0.11%中等挥发分烟煤25％≤Vdaf≤30％2.0～2.50.11～0.14%低挥发分烟煤20％≤Vdaf≤25％2.5～3.00.14～0.16%中高挥发分贫煤15％≤Vdaf≤20％3.0～4.00.16～0.22%无烟煤及低挥发分贫煤7％≤Vdaf≤15％4.0～5.50.22～0.30%一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策(二〕飞灰含碳量升高的缘由低氮熄灭器改造后，主燃区过剩空气系数降低〔0.8～0.85〕，使主燃区燃尽率降低，而燃尽区距屏底间隔较近，燃尽区燃尽率的添加缺乏于弥补主燃区燃尽率的减小时，炉膛出口总的煤粉燃尽率降低，引起飞灰含碳量升高。〔三〕炉渣含碳量升高的缘由低氮熄灭器改造后，一次风速及带粉情况根本不变，但炉膛-风箱压差减小，下二次风量减小，特别是下二次风也采用减小面积的改造时，下二次风量进一步减小，呵斥下二次风托粉才干减弱，一次风中煤粉更容易落入冷灰斗，引起炉渣含碳量升高。一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策〔四〕低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的治理对策1飞灰含碳量升高的治理对策〔1)将煤粉磨的更细、提高煤粉的燃尽性能煤粉越细，燃尽所需的时间越短，越容易燃尽，将煤粉磨的更细，可使燃尽区的燃尽率提高，从而降低低氮改造后飞灰含碳量。不同煤种低氮改造前后煤粉细度的控制战略：煤种挥发分（Vdaf)低氮燃烧器改造前低氮燃烧器改造后烟煤20≤Vdaf≤40R90=4+0.5nVdafR90=0.5nVdaf劣质烟煤20≤Vdaf≤40Aar≥37R90=4+0.35nVdafR90=0.5nVdaf贫煤10≤Vdaf≤20R90=2+0.5nVdafR90=0.5nVdaf无烟煤6≤Vdaf≤10R90=0.5nVdafR90=0.5nVdaf一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策〔2〕合理控制SCR入口NOx浓度SCR入口NOx浓度控制越低，所需的空气分级程度越高〔燃尽风量越大〕，主燃区过剩空气系数越低，主燃区的燃尽率越低，对应飞灰含碳量越高。要根据所燃煤质的情况控制SCR入口NOx的浓度。燃煤挥发分越低，SCR入口NOx浓度控制越高。假设不根据煤种的情况控制SCR入口NOx浓度，往往会使低挥发分煤种SCR入口NOx浓度控制过低，引起飞灰含碳量大幅升高。一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策煤种Vdaf(％)SCR入口NOx控制浓度（mg/Nm3)超高挥发分烟煤Vdaf≥37250～300高挥发分烟煤30≤Vdaf≤37300～350中等挥发分烟煤25≤Vdaf≤30350～380低挥发分烟煤20≤Vdaf≤25380～420高挥发分贫煤18≤Vdaf≤20420～450中挥发分贫煤15≤Vdaf≤18450～500低挥发分贫煤13≤Vdaf≤15500～580无烟煤6≤Vdaf≤13580～850不同煤种SCR入口NOx控制值：一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策(3)对于设置CFS二次风的熄灭器，增大CFS风门开度对于设置CFS二次风的熄灭器，增大CFS二次风门开度〔相应减小其它二次风门开度〕，炉内切圆直径增大，主燃区着火变好，同时烟气在复原区以下的停留时间延伸，主燃区的燃尽率添加；CFS开度增大后，主燃区二次风混合延迟，并且在主燃区的NOx升成量减小。在坚持SCR入口NOx浓度不变的前提下，可减小SOFA开度，使炉内空气分级程度降低，进一步提高主燃区燃尽率，从而降低飞灰含碳量。一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策〔4〕经过分别器改造，提高煤粉均匀性指数进展动态分别器改造，提高煤粉均匀性指数。动态分别器改造后煤粉均匀性指数由原来的1.0提高到1.15～1.20，在细度一样的情况下降低了粗颗粒煤粉的数量，可降低飞灰含碳量。一、低氮熄灭器改造后灰渣含碳量升高的缘由及治理对策2炉渣含碳量升高的治理对策〔1〕增大下二次风喷口面积经过改造，增大下二次风喷口面积〔高度方向〕，加强下二次风托粉才干，减少一次风中煤粉落入冷灰斗的数量；〔2)增大下二次风与下一次风喷口间距对于挥发分较低的贫煤，还需添加下二次风到下层一次风的间距，延迟下二次风与下层一次风的混合，使下层一次风煤粉燃尽率添加。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔一〕汽温异常低氮熄灭器改造后汽温异常表现为三种情况：1减温水量大幅升高主要发生在对冲旋流熄灭方式的锅炉及容积热负荷较高的四角切圆熄灭锅炉上2低负荷再热汽温大幅降低主要发生在四角切圆熄灭锅炉上，燃煤挥发分越低，低负荷再热汽温下降幅度越大；容积热负荷越低，低负荷再热汽温下降幅度越大。对于贫煤锅炉采用直吹式制粉系统时，低负荷再热汽温降低可达20℃，对于贮藏式热风送粉系统，假设低氮熄灭器改造时采用部分三次风下移方案，低负荷再热汽温下降可达50℃3升负荷时汽温快速大幅升高，降负荷时汽温快速大幅降低四角切圆熄灭方式锅炉低氮熄灭器改造后，在升负荷过程中汽温大幅升高，严重时发生超温及过热情况；降负荷时汽温大幅降低，10分钟内汽温最大降幅可达40～50℃。此种情况对受热面及汽机转子而言，容易产生交变应力，影响机组寿命；对于低负荷再热汽温业已偏低的锅炉，降负荷过程汽温在原来根底上进一步快速降低，末级叶片处含湿量大增，容易呵斥末级叶片断裂，给机组平安带来较大的风险。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔二〕减温水量大幅升高的缘由四角切圆熄灭锅炉容积热负荷设计较高者〔对应燃用高挥发分烟煤〕及旋流对冲熄灭锅炉低氮改造后，由于主燃区过剩空气系数大幅减少，主燃区燃尽率大幅降低，煤粉后燃严重，火焰中心上移过多，呵斥炉膛出口温度升高，炉膛水冷壁吸热量减小〔蒸发量减少〕，过热器、再热器吸热量添加，引起减温水量大幅升高〔或汽温大幅升高〕。同时旋流对冲熄灭方式锅炉低氮后，结渣会加剧，水冷壁换热才干减弱，也使炉膛出口烟温升高，进一步增大了减温水量。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔三〕减温水量大幅升高的治理对策1四角切圆熄灭方式锅炉〔1〕增大炉内切圆直径经过改造增大炉内切圆直径，使煤粉在主燃区停留时间延伸，同时使主燃区火焰更贴尽水冷壁面，增大水冷壁吸热量。〔2〕减小二次风与一次风的间隔经过改造，将二次风适当下移〔坚持面积不变〕，使二次风与一次风的混合提早，使熄灭开展提早，从而添加水冷壁吸热量。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔3〕增大二次风喷口面积经过改造增大二次风喷口面积，在坚持主燃区二次风量不变的情况下降低二次风风速，使二次风切圆增大，提高炉内水冷壁的吸热量。〔4〕对于直流炉，增大水煤比，降低分别器出口过热度对于直流炉，增大水煤比，降低分别器出口过热度，从而增大水冷壁换热量，降低炉膛出口烟温。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策2旋流对冲熄灭方式锅炉〔1)经过改造减小二次风扩口角度，使二次风混入适当提早，减轻炉内结渣。(2)经过调整增大燃尽风中心直流风的风量，使燃尽风的穿透才干加强，使炉膛中心的煤粉燃尽率添加。(3)对于直流炉，增大水煤比，降低分别器出口过热度，从而增大水冷壁换热量，降低炉膛出口烟温。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔四〕低负荷再热汽温大幅降低的缘由四角切圆熄灭方式锅炉低氮改造时，假设改造后的二次风喷口与风箱间间隙过大时，间隙处存在大量的无组织漏风，低负荷运转时不投运的熄灭器对应的二次风虽然封锁，但也存在漏风，使得低负荷运转时投运熄灭器对应二次风喷口风速很低。二次风速过低时，二次风对应的炉内切圆直径增大较多，二次风处炉内火焰离水冷壁更近，使此处水冷壁换热量添加，炉膛出口烟温降低，引起低负荷时再热汽温降低。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔五〕低负荷再热汽温大幅降低的治理对策〔1〕封堵二次风喷口与风箱的间隙封堵二次风喷口与风箱的间隙，减小无组织漏风，使主燃区二次风风速提高，从而减小主燃区炉内二次风切圆直径。〔2〕适当减小炉内切圆直径经过改造，适当减小炉内切圆直径，减少水冷壁吸热量。〔3〕在炉内增设卫燃带利用检修时机，在炉内背火侧增设一定数量卫燃带，减少水冷壁吸热量，从而提高炉膛出口烟温。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔六〕升负荷时汽温快速大幅升高，降负荷时汽温快速大幅降低的缘由低氮熄灭器改造后，由于主燃区过剩空气系数大幅降低〔0.8〕，主燃区熄灭呈严重缺风形状，加负荷过程的前期，氧量逐渐减小，阐明风量的添加速率慢于燃料量添加速率，虽然风量在添加，但此时主燃区过剩空气系数在减小，主燃区熄灭更加缺风、熄灭开展不起来，导致主燃区煤粉燃尽率降低，而燃尽区由于可燃质添加，熄灭加剧，呵斥火焰中心上移，炉膛出口温度升高，引起锅炉汽温大幅升高。降负荷过程中氧量逐渐增大，阐明风量的减小速率慢于燃料量减小速率，虽然风量在减小，但主燃区过剩空气系数在增大，主燃区燃尽率添加，燃尽区燃尽率降低，火焰中心降低，炉膛出口烟温降低，引起锅炉汽温大幅降低。二、低氮熄灭器改造后汽温异常的缘由及治理对策〔七〕升负荷时汽温快速大幅升高，降负荷时汽温快速大幅降低的对策〔1〕对热工参数进展整定对热工参数进展整定，增大升、降负荷过程中风量调理速率，使风量的添加速率与燃料量添加的速率相顺应。〔2〕对主燃区二次风进展调整升负荷过程中，同时增大主燃区二次风门开度，使二次风分级程度降低，提高主燃区燃尽率，减少火焰中心上移；降负荷过程中，同时减小主燃区二次风门开度，使二次风分级程度添加，降低主燃区燃尽率，减少火焰中心下移，使主燃区过剩空气系数坚持相对稳定。三、低氮熄灭器改造后汽温、壁温偏向大的缘由及治理对策〔一〕汽温、壁温偏向大四角切圆熄灭锅炉低氮熄灭器改造后，容易在分隔屏、后屏产生较大的汽温及壁温偏向，严重时过热器一〔二)级减温水量大幅添加，导致屏式过热器后汽温大幅降低，引起过热器出口温度降低。假设一二级减温水量控制不佳，屏式过热器部分管材壁温超越报警值，长期运转容易呵斥屏过过热器爆管。三、低氮熄灭器改造后汽温、壁温偏向大的缘由及治理对策〔二〕汽温、壁温偏向大的缘由四角切圆锅炉低氮改造后，假设二次风喷口与风箱间间隙过大及低负荷运转时停运熄灭器对应二次风门封锁不严，使得主燃区二次风速减低过多，呵斥二次风切圆直径增大，使主燃区旋流数增大，引起炉膛上部剩余改动增大，使屏过、高过、高再汽温、壁温偏向增大，低负荷运转假设为提高再热汽温而采用上组熄灭器运转，由于上层熄灭器离屏底间隔减小，此种偏向会进一步增大。三、低氮熄灭器改造后汽温、壁温偏向大的缘由及治理对策〔三〕汽温、壁温偏向大的治理对策1.封堵二次风喷口与风箱的间隙2.对二次风门进展整定，使其可以封锁严密3.对于切圆直径设计偏大者，经过改造减小炉内切圆直径4.对于采用二次风CFS设计者，减小CFS风门开度或减小CFS喷口偏转角5.对CCOFA或SOFA喷口进展反切调整6.引风机采用出力偏置运转方式7.SOFA采用差别摆角运转方式四、低氮熄灭器改造后负荷呼应速度慢的缘由及治理对策〔一〕负荷呼应速度慢的景象四角切圆锅炉低氮改造后，锅炉对机组负荷的呼应速度降低，往往出现跟不上调度要求的情况，表如今负荷指令变化初期锅炉蒸发量变化缓慢，而后期负荷又快速变化，出现负荷超调的情况，同时在变负荷时汽温、汽压不易控制。四、低氮熄灭器改造后负荷呼应速度慢的缘由及治理对策〔二〕负荷呼应速度慢缘由低氮熄灭器改造后，主燃区熄灭呈严重缺风形状，加负荷过程中，氧量逐渐减小，风量的增速慢于燃料量的增速，此时主燃区过剩空气系数仍在减小，主燃区熄灭更加缺风，熄灭开展缓慢，导致水冷壁蒸发出来的蒸汽量添加很少，主汽压力升不起来，引起加负荷速率减慢。降负荷过程中氧量逐渐增大，阐明风量的减小速率慢于燃料量的减小速率，主燃区过剩空气系数增大，主燃区燃尽率添加，水冷壁蒸发量降低很有限，主汽压了降不下来，引起减负荷速率减慢。四、低氮熄灭器改造后负荷呼应速度慢的缘由及治理对策〔三〕负荷呼应速率慢的治理对策对风量调理参数进展整定对风量调理参数进展整定，增大升、降负荷过程中风量调理速率，使风量的添加速率与燃料量添加的速率相顺应。〔一〕炉内结渣对于旋流对冲熄灭的锅炉，低氮熄灭器改造后容易发生炉内结渣；四角切圆熄灭方式锅炉，低氮熄灭器改造时假设一、二次风同向切圆且二次风部分采用CFS偏置布置，改造后也容易发生炉内水冷壁结渣。五、低氮熄灭器改造后炉内结渣缘由及治理对策〔二〕炉内结渣的缘由1四角切圆熄灭方式结渣的缘由四角切圆锅炉低氮改造时，二次风采用CFS方式布置，假设偏置角度过大时，炉内切圆直径偏大，会引起一次风煤粉气流刷墙，呵斥炉内水冷壁结渣。2旋流对冲熄灭方式结渣的缘由〔1〕水冷壁结渣的缘由旋流对冲熄灭锅炉低氮改造时，由于采用增大二次风扩锥角度方式，使二次风扩角过大，旋流强度增大，一次风煤粉着火提早且熄灭器出口外回流更贴近熄灭器壁面，外回流温度更高，更多的高温烟气携带熔融的灰经过外回流抵达熄灭器出口周围壁面，引起熄灭器周围结渣。五、低氮熄灭器改造后炉内结渣缘由及治理对策五、低氮熄灭器改造后炉内结渣缘由及治理对策由于二次风扩角增大，一次风煤粉气流尾部与二次风的混合减弱，一次风尾部处于严重缺风熄灭形状，在对冲作用下，炉膛中心气流往两侧墙运动，并在两侧墙中间部位熄灭，使该处产生高温及高复原性气氛，引起煤粉灰熔点温度降低150℃以上，使侧墙中间部位的灰在到达壁面时仍处熔融形状，粘附到壁面时构成侧墙结渣。五、低氮熄灭器改造后炉内结渣缘由及治理对策〔2〕屏过结渣的缘由旋流对冲熄灭锅炉由于二次风扩角增大，一次风煤粉气流尾部与二次风的混合减弱，一次风尾部处于严重缺风熄灭形状，使主燃区炉膛深度中心煤粉燃尽率降低，假设SOFA中心直流风穿透才干缺乏时，到达屏底的煤粉燃尽率依然偏低，使屏底烟气温度升高，且高于灰熔点温度，熔融灰在屏上凝结，构成屏上结渣。五、低氮熄灭器改造后炉内结渣缘由及治理对策〔三〕炉内结渣的治理对策1四角切圆熄灭方式〔1〕经过改造减小CFS偏转角度减小CFS偏转角度，可减小炉内切圆直径，降低一次风煤粉气流刷墙概率，从而减轻炉内结渣。〔2〕减小CFS风门开度运转中减小CFS风门开度，可降低CFS风量，使炉内切圆直径减小，从而减轻炉内结渣。CFS：预置程度偏角的辅助风喷嘴五、低氮熄灭器改造后炉内结渣缘由及治理对策2旋流对冲熄灭方式〔1〕经过改造减小二次风扩锥角度减小二次风扩锥角后，二次风扩角减小，旋流强度降低，外回流远离熄灭器出口壁面，可减轻熄灭器周围结渣；同时一次风尾部与二次风混合加强，主燃区炉膛深度中心煤粉燃尽率添加，烟气对冲后到达侧墙时熄灭温度降低且构成的可燃气体浓度降低，有利于减轻侧墙中部结渣；主燃区炉膛深度中心煤粉燃尽率添加，也使烟气到达屏底时温度降低，降低屏过结渣风险。五、低氮熄灭器改造后炉内结渣缘由及治理对策〔2〕增大SOFA中心直流风量调整时增大SOFA中心直流风量，加强直流风的穿透力，使炉膛中心煤粉燃尽率添加，降低屏低烟气温度，减轻屏过结渣。六、低氮熄灭器改造后高温腐蚀的缘由及治理对策〔一〕水冷壁高温腐蚀低氮熄灭器改造后对于旋流对冲熄灭方式，在燃用中等硫分的煤时，侧墙中间部位就容易产生高温硫腐蚀；对于四角切圆熄灭方式，假设熄灭器采用上下浓淡方式，燃用高硫煤时，燃尽风以下区域向火侧容易发生高温硫腐蚀。六、低氮熄灭器改造后高温腐蚀的缘由及治理对策〔二〕高温腐蚀的缘由1旋流对冲熄灭方式旋流对冲熄灭方式侧墙中间部位氧量严重偏低，处于高温强复原性气氛环境，CO浓度高达5000～10000ppm,由于CO浓度高，生成的H2S气体浓度也高〔200～800ppm)，具有强腐蚀性，因此高温腐蚀严重。六、低氮