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火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化梁伟红

发表时间：2020/1/3 来源：《福光技术》2019年31期作者：梁伟红

[导读] 随着人类生产活动的发展，环境问题成为世界各国共同关注的焦点话题。

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　　摘要：火电厂锅炉系统燃烧释放大量的氮氧化合物，这些氮氧化合物具有溶于水的特性。当它们与空气中的水分结合后会形成硝酸雨。硝酸雨对于生态与环境有着严重的破坏。对火电厂锅炉的燃烧器进行改造，提高燃烧器的燃烧效率，解决锅炉低氮燃烧的问题有助于减少锅炉燃烧            污染污的排放。本文主要论述了火电厂低氮燃烧技术及低氮燃烧的改造，分析了低氮燃烧技术改造后的缺点及问题，并针对改造后出现的问题探           讨了运行优化的策略。旨在为火电厂锅炉改造和火电厂节能减排的发展提供一些参考思路。
　　关键词：火电厂；低氮燃烧；锅炉燃烧器改造
　　
　　引言
　　随着人类生产活动的发展，环境问题成为世界各国共同关注的焦点话题。为了加强生态环境保护，我国提出绿色发展理念，要求各行各业要以人与自然和谐为导向，坚持生产改造，突出生产中节能减排   的作用。大气污染是目前全球十大环境问题之一。火力发电是我国主   要的发电方式。火电场污染是影响我国大气生态环境污染的重要原因，而燃煤低燃烧效率是造成我国雾霾和酸雨形成的主要原因。在火电厂排放的污染物中，氧化氮占总污染污的 90%。这些氮氧化合物排放量较大不仅会导致酸雨的发生，还会污染水源、空气，人体吸入后损害神经系统，易造成呼吸系统感染。研究火电厂锅炉低氮燃烧改造及锅   炉系统的优化运行，对于降低火电厂锅炉污染物的排放和提高火电厂环保效益有着重要的意义。
　　一、低氮燃烧技术概述
　　低氮燃烧是氮氧化物的生成是燃烧反应的一部份 : 燃烧生成的氮氧化物主要是NO 和NO2。它们统称为NOx，是大气污染物的主要成分。为了控制火电厂锅炉系统运行中产生的 NOx，需要对火电厂锅炉系统进行改造，以实现对 NOx 的有效控制。低氮燃煤技术主要围绕低氮燃烧技术和烟气脱氧技术原理设计而成，其活路系统由氧化还原区、主还原区、燃尽区组成，系统主要结构有燃烧器、主燃烧器等构成。影响低氮燃烧效率的主要因数有配风温度、含氧量、燃烧器、符合压力等。   通过对锅炉系统进行分区分级的设计，可以实现运行期间对 NOx 的分区控制，从而提高火电厂锅炉系统的燃烧效率，减少燃烧过程中污染污染物的排放。
　　二、锅炉低氮燃烧的改造
　　（一）科学选择燃烧器
　　火电厂锅炉系统的燃烧器需要根据锅炉系统的等级进行优选，科学的制定低氮燃烧的技术的改造。目前，国内常用垂直浓淡燃烧器、水平浓淡燃烧器两种燃烧器。垂直浓淡燃烧器在处理垂直方向煤粉的分离方面应用效果较好，而水平浓淡燃烧器主要用于处理水平方向煤粉的分离。此外，水平浓淡燃烧器的脱硫作用和分包煤较为明显，在有这种需求时刻选择水平浓淡的燃烧器。燃烧器的射流一般设置在炉膛内的中心位置。在选择系统相适应的燃烧器后还需要对煤粉分离的比例及其他参数进行调整，目的是确保炉膛内不出现低氮残留物。
　　（二）加强主燃烧器的改造
　　低氮燃烧对于主燃烧器的炭烧标准要求较高。主燃烧器进行改造时需要对挡板风箱、四角风箱风道按照标准高度进行固定，对其他各   部件，如弯头、喷口等构件进行换新。末层的等离子燃烧器、轴式插入式燃烧器、风燃烧器需要改为浓淡燃烧器。对四层中间的二次风喷   口要进行封闭式改造，对其他的二次喷风口进行更换，增加冷水壁层   的含氧量。此外，二次风喷口的射流方向需要进行改变，是一次风射流与二次风射流的喷口角度保持一致，有助于前期燃料的中分混合，   提高烛燃烧器的燃烧效率。

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　　（三）改造锅炉燃烧系统
　　为了优化锅炉系统的燃烧效率，建议对锅炉系统结构进行优化设计。主要针对二次风和 OFA 喷口进行优化。在锅炉系统中增加 OFA 喷口的设计，有助于增加系统的反切性能，加强对于炉膛内部气流的   控制，解决排烟口温度异常的问题。OFA 喷口的参数指标需要与锅炉系统低氮燃烧技术相适应。优化OFA 喷口可以通过封堵耐热板设计实现对喷风口分量的有效控制。或者是将二次风布置在主燃烧器的上部，   有助于增加分级炉膛内的空气，提高分级炉膛内的含氧量，提升燃烧   效率。锅炉系统设计改造中，二次风的改造要结合锅炉系统的实际情   况选择燃尽区与大小指标。
　　三、锅炉低氮燃烧改造后的缺点及问题
　　（一）排渣含碳量的增加
　　由于对主燃烧器和锅炉系统内部结构的改造，如控制炉膛进风量，
　　
　　这种情况易干扰二次风的扶托能力，因而排渣中的含碳量就会增加。这种情况在锅炉系统高负荷运行时尤为明显。系统高负荷运行时燃烧效率提高，排碳量增加，二次风减弱救护使排碳沉于排渣中。
　　（二）结焦率增高
　　火电厂锅炉低氮燃煤技术改造后锅炉系统整体的结焦率增加是一个主要的问题。结焦率增加表现在以下几方面：（1）水冷壁结焦问题。   下部炉膛的进风减弱受削减了使风的刚性，因此锅炉内部燃烧面积扩大，在系统高负荷运行时下部炉膛水冷壁易发生结焦现象。（2）冷渣斗结焦。对锅炉内部系统控制氧气，减少了内部的含氧量，内部系统燃烧加剧，而锅炉下炉膛燃烧减弱，下部炉膛易产生还原性气体，此时冷渣斗的结焦率增加。（3）屏过结焦。锅炉内部燃烧性面积增大，还原性气体增多易导致水冷壁结焦加剧，最终造成锅炉系统因脱焦发生损坏或灭火问题，炉膛内部则因温度过高、爆燃水冷壁吸热严重等，导致炉膛内结焦。
　　（三）飞灰含碳量增加
　　改造后的锅炉系统上部炉膛燃烧效率变高，而下部炉膛有挥发分燃烧，下部炉膛内会产生灰分剥离，在系统高负荷运作使则会产生大量的煤灰，这些未充分燃烧的煤灰进入然道后增加了烟道飞灰中的碳含量。
　　（四）排烟温度过低的现象
　　改造后燃尽风的位置决定了送风并未参与锅炉系统炉膛内的燃烧，但送风会吸收炉膛内的热量，引起排烟温度降低的现象。该种问题在锅炉系统低负荷时更加严重。
　　四、低氮燃烧改造后运行优化
　　（一）优化次风和界风的调整
　　由于锅炉系统的改造会对风量引起辩护，而风量的变化会直接影响氮氧化合物的浓雾。要有效的控制氮氧化合物，就需要加强对风量指标的控制。为此，需要调整锅炉系统的一次风、二次风和周界风。其中二次风的开度控制为主要的控制要素。二次风的控制量不超过70%，其中上层分开度控制在 35% 左右，周界风开度控制在 15% 左右。
　　（二）调整锅炉内部含氧量
　　改造后的锅炉系统需要调整锅炉内部的含量量，以提高燃烧效率，合理的控制飞灰、排渣中的含碳量。一般含氧量控制在 3.5% 左右即可。
　　（三）调整燃烧器摆角与燃尽风
　　燃烧器的摆角与燃尽风的位置影响着锅炉的炭烧效率。为了缩短系统运行的时间，稳定锅炉系统的燃烧情况，有效的控制氮氧化合物，需要对燃烧器的位置进行调整，并根据系统的燃烧需求调整燃尽风的位置，通过加大风挡板参数来控制飞灰量的产生。
　　结语综上所述，火电厂低氮燃烧改造的关键在于提高锅炉的运行效率。通过优选燃烧器，对主燃烧器和锅炉系统进行改造，有助于提高锅炉低氮燃烧的运行效率，减低氮氧化合物的排放。改造后锅炉系统由于燃烧温度升高，运行负荷增加，易发生排渣及飞灰中含碳量增加，   锅炉整体结焦率增高的问题。为此，低氮燃烧技术改造后需要对次风、界风、锅炉内部的含氧量、燃烧器摆角、燃尽风等进行优化调整，可有效解决锅炉系统运行中拍碳量增多和结焦率增高的问题，实现较为高效的锅炉系统运行效率。
　　参考文献
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　　[2]唐利兴 . 火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化分析 [J]. 机械管理开发,2018(01):63-64.
　　[3]陈伟蛟 . 火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整 [J]. 科技风,2018(35):146.
　　[4]孙佳东 . 火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化 [J]. 中外企业家,2019(32):122.
　　