摘要：目前锅炉分级燃烧降低氮氧化物排放量的技术已经广泛应用于各电厂，但通过研究试验发现，在分级燃烧改造的基础上深入开发提升分级燃烧效果，仍需要进行大量的工作，如何实现炉膛内各区域的风煤配比均匀，是提升分级燃烧效果的关键，根据炉膛氧量分布试验，合理调整炉膛各处燃烧风煤配比，可以强化均衡燃烧，消除锅炉燃烧的富氧区域，从而进一步降低氮氧化物生成量，运行成本得以降低。
关键词：炉膛氧量分布；强化均衡燃烧；区块跟随控制技术
0引言
近年来我国环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制，环境矛盾凸显，压力继续加大。环境问题已成为威胁人体健康、公共安全和社会稳定的重要因素之一。而火力发电厂作为煤炭消耗大户，同时也是烟尘、SO2、NOx的排放大户，针对近年来雾霾的不断来袭，国家对火电厂提出的减排要求也越来越严格。
1山西京玉电厂锅炉简介
锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的循环流化床锅炉，采用单锅筒自然循环、集中下降管、平衡通风、水冷式旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式、滚筒冷渣器排渣形式；后烟井内布置对流受热面，过热器采用两级喷水调节蒸汽温度，再热器采用以烟气挡板调节蒸汽温度为主、喷水装置调温为辅的调温方式。锅炉型号为SG-1178/18.64-M4504。脱硝系统后期建设采用选择性非催化还原技术（SNCR）工艺，采用尿素为脱硝还原剂。
2创新的必要性
根据《山西省人民政府办公厅关于贯彻落实<能源发展战略行动计划（2014—2020年）>的实施意见》（晋政办发[2015]1号）文件精神，2017年底前全省单机300MW以上燃煤发电机组主要污染物排放达到或基本达到天然气燃气轮机排放标准。对于火电企业，用于环保设备耗材的投入增加，运行维护成本增大。
为实现“绿色发展”，同时持续开展节能降耗，降低发电企业运营成本，利用物理的方法解决循环流化床锅炉脱硝超低排放的化学问题，在不增加脱硝耗材投入量的基础上，降低氮氧化物排放量。深入研究挖掘锅炉分级燃烧潜能，创新性的使用区块跟随控制技术降低流化床锅炉氮氧化物生成量，发挥自动控制的智能化与精准控制优势，实现企业降本增效及可持续性发展。
3创新关键技术点
1）锅炉燃烧区氧量分布的研究与控制
2）使用二次风门区块跟随控制技术提升分级燃烧效果
3）二次风的分区精准控制节能降低二次风压
4) 控制逻辑采用顺序控制嵌入PID自动控制新型方式。
4炉膛内燃烧氧量的测量
炉内燃烧风量分配均匀性的研究，因测量炉膛内部各区域氧量难度较大，本项工作选取在空预器入口测得烟气氧量来推算炉内燃烧氧量的方式。经测量空预器入口烟气氧量，两侧区域烟气氧量可达4%，中间区域烟气氧量为2%，因为烟气此前已经在锅炉分离器及尾部烟道进行了混合，而在空预器入口处仍存在一定的氧量偏差，由此反推炉内燃烧区域的氧量将存在更大的偏差，锅炉内燃烧区域的氧量预计为，两侧氧量可达5%左右，中间区域氧量仅为1%。对于NOx生成量控制来说，燃烧氧量的均匀性至关重要，两侧5%氧量的富氧区必将产生大量的NOx。在分级燃烧基础上利用自动控制调整运行氧量时刻保持均匀性，提升分级燃烧效果，进一步降低NOx生成量。
5区块跟随控制技术的应用
原有自动控制情况：二次风门根据二次风设定压力整体调整控制，存在缺点，二次风门数量较多，整体控制时二次风压力调整不稳定，波动较大，而且二次风门同开、同关，各运行负荷下分级燃烧调整效果欠佳，不能达到上下二次风门的合理分级燃烧效果。
创新优化思路：打破二次风门原有控制思路，应用区块跟随控制方法进行各阀门的重新分组，即将所有阀门分为多组，选出一组做为主控组，其他小组跟随主控组的指令进行调整，这样一来，实现各组阀门的相互关联与相互制约，参数调整的精准度明显提高，分级燃烧降低NOx生成量的效果得以提升，同时当二次风压变化时不是所有阀门一起动作，而是依照分级燃烧需要分先后顺序依次调整各二次风门开度，故二次风压控制更加稳定，风压控制对比降低，节能效果显著。
6 技术应用效果评价
1、二次风压控制稳定降低
应用区块跟随控制技术的应用后，众多二次风门不再全部同时动作，而是根据系统压力设定值，分组、分批次跟随动作，阀门动作数量的减少，也减小了二次风系统压力的扰动，调整后二次风系统压力明显降低，计算对比各负荷下参数，调整后二次风压相比此前降低3.01KPa，二次风机运行电流相比此前降低26A。调整后二次风机耗电率降低0.2%，年度可增收80万元。
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2、NOx生成量降低效果
在未投入尿素的情况下进行NOx生成量对比测试，从调整前后两个工况的运行数据对比，调整前250MW负荷NOx排放浓度均值为145.64 mg/Nm3，尿素平均用量为0.15 m3/h，调整后250MW负荷NOx排放浓度均值为138.67 mg/Nm3，尿素平均用量为0.11 m3/h；调整前300MW负荷NOx排放浓度均值为155.65 mg/Nm3，尿素平均用量为0.43 m3/h，调整后300MW负荷NOx排放浓度均值为158.82 mg/Nm3，尿素平均用量为0.28 m3/h。可见应用区块跟随控制技术后，在NOx排放浓度基本不变的情况下，尿素耗用量明显降低，而且机组负荷越高，尿素节省量越明显，说明二次风强化分级燃烧调整效果十分显著，能够有效的降低NOx生成量，全年可节省尿素100吨，增收20万元。