朱智腾
重庆市市政设计研究院有限公司 重庆 400020
摘要：锅炉内燃料的燃烧过程会释放NOx，对人类健康和生态环境造成危害。本文以低氮燃烧为课题，通过文献阅读法，在前人的研究成果之上，运用专业的方法，实施电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整，能有效地降低NOx排放，对保护周边生态环境起到一定的促进作用，同时有效提高电厂的清洁生产水平。
关键词：电厂锅炉；低氮燃烧；锅炉改造；优化调整
引言
伴随着我国近年来工业经济的持续高速发展，电厂规模迅速增加。但是，随着电厂锅炉燃烧过程排放的废气越来越多，而引起的环境问题也日益严峻。大气环境污染等问题已经严重影响到人类的健康，如果我们不采取有效的措施，大气环境将会持续恶化，对社会经济的可持续发展构成严峻挑战和威胁。
电厂锅炉燃烧污染物排放控制技术，是通过优化锅炉燃烧过程，降低锅炉污染物排放，从而达到保护环境的目的，可产生巨大的环保效益。因此，积极推进电厂污染物排放控制技术的应用，是解决我国电厂环保问题的重要措施。本文以低氮燃烧为课题，希望能对电厂锅炉低氮燃烧改造起到一定的借鉴作用和实践价值。
1低氮燃烧器改造方案
1.1选择燃烧器的使用形式
低氮燃烧器因其具有较广的使用范围，而深受大部分大型火力发电厂的青睐。低氮燃烧器按结构形式主要可分为垂直浓淡燃烧器和水平浓淡燃烧器，其结构形式对低氮燃烧效果起着至关重要的作用。在实际应用过程中，水平浓淡燃烧器能够控制水平方向上煤粉的浓淡程度，能够准确控制烟气的疏松方式和烟气流向，将煤粉射流直接输送至炉膛中心，且该类燃烧器具有较强的径向卷吸能力，在燃烧器外圈形成旋流风包裹烟气，从而达到控制烟气流向的作用。在实际运作过程中，垂直浓淡燃烧器能够有效控制垂直方向上的烟气，从而提前净化和分离进入大气中的烟气。
1.2改造主燃烧器
在主燃烧器改造过程中，除了要确定主燃烧器标准高度，还要固定好四角风箱风道、挡板风箱位置，将弯头、喷口全部更换，保证每个构件均可以达到使用标准。在最末层使用插入式等离子燃烧器，更改余下一次风燃烧器为浓淡燃烧器，根据实际改造方案做好浓淡燃烧器类型选择。结合以往的改造方案，高耐热性钢板使用效果较好，可以保持四层中间二次风喷口时刻保持封闭状态，之后将余下的二次风喷口更换，兼顾贴壁风喷口布设位置，保持水冷壁表面上含有充足的氧气，避免氧气过少无法满足标准，否则可能在围炉内出现温度超标、结渣、腐蚀等问题。
1.3科学应用低氮燃烧技术
为降低锅炉燃烧NOx排放，应积极采用低氮燃烧技术，配合烟气脱硝技术。低氮燃烧技术借鉴了NOx的生成机理，主要应用于低氧燃烧、烟气回收等方面。通过纵向部位增加燃烧器，可形成氧化还原、主还原、燃烧尽区三个模块；该工艺中应根据锅炉的实际运行情况，在合适的位置安装燃烧器，有利于锅炉内有机燃料、配风的低温低氧燃烧，同时又进行分区、分级处理，严格控制NOx的排放，达到洁净燃烧的效果。
2低氮燃烧优化调整措施
要在保证锅炉燃烧效率的基础上，减少NOx和粉尘的排放，就必须从“三风”、燃尽风和摆角、炉内含氧量、煤粉细度等多方面进行调节，全面提高低氮燃烧改造效益。
2.1一次风、二次风、周界风优化调整
调节主要燃烧区域时，应特别注意实际需要的低氧燃烧。
根据机组的实际运行情况，对二次风阀的实际开度、耗气量与含氧量的关系进行优化，对锅炉的参数进行调整、比较，采用各种锅炉运行模式，有利于将NOx的实际排放量降到最小，避免锅炉生产带来的污染。提高电厂二次风风速的生产环境效率：将二次风控制在35%以下，周围空气控制在30%以下。最小二次风在15%~20%范围内不超过70%。在二次风小于70%的情况下，煤粉燃烧会引起氧气异常。如何提高二次气体排放和NOx的快速燃烧组合，使锅炉排放和蒸汽温度的相互作用得到优化，这就需要在数据交换过程中对这些数据参数进行调整。例如调节地面锅炉的负荷，锅炉的运行模式等。对锅炉低氮燃烧实际效益分析中存在的问题进行了参数扩充和调整。
2.2燃尽风系统与摆角优化调整
从过去的工作经验来看，当主燃烧器摆角在30%范围内时，燃烧器上的倾角就会增大，进而增加了炉内两侧面的气体温度、烟气温度的差距，因此，要使燃烧器的主燃烧器摆角保持在一个较高稳定的范围内，必须适当调节小的燃烧器摆角。开启时，加热器两侧气体的温度变差将增大，所以此时要调小OFA开度，同时保持NOx产生量较低。
若增大燃尽风摆角，势必对锅炉气体温度、灰飞值等各参数产生影响，但总体影响不大；若增大燃尽风摆角，NOx排放量将明显增加，产生NOx的量也将增加。在分析考虑低氧燃烧过程后，结合NOx排放量、锅炉燃烧速率等因素，做好摆角装置的优化调整工作。能让燃尽风摆角适当上倾调节，减少两面气体温度的偏差，保证摆角作用效果。
2.3炉膛内含氧量调节
低氮燃烧系统正式调整前，电厂技术人员应事先对NOx等有害气体排放的影响因素进行分析，确定主要影响因素后，再采取有针对性的措施，确保锅炉污染气体排放控制的效果。炉内含氧量和NOx排放量有关，炉内含氧越多，NOx产生的气体就越多。当确定了NOx排放控制目标后，就可以进行炉内含氧调节工作，适当降低炉内含氧参数，确定最佳动态范围。从理论上讲，降低炉内含氧能减少NOx生成、排放，但如果炉内含氧过低，则会直接影响锅炉其他部分的正常运行，如飞灰类可燃物大量增加（因为氧气少，导致不完全燃烧），从而增加炉内含碳量，降低炉内系统的运行效率。很明显，含氧量调节必须在科学的范围内进行，最好保持在2.5%~3.5%之间。
2.4锅炉煤粉细度调节
除上述方法外，通过对煤粉细度的调节，可减少NOx的生成。由于更换了低氮燃烧器后，部分锅炉由于炉内低氧燃烧及运行调整参数不准确，导致飞灰含碳量异常升高。造成低氮燃烧改造锅炉效率与NOx排放控制不一致的情况，通过调整煤粉细度，将煤粉细度平均降低40%~50%，然后借助工况优化调整燃烧值，可以在减少NOx生成量的同时，降低火焰中心，有效地控制飞灰值。其原因在于降低煤的粉细度，可以增强分级燃烧度，提高焦炭中氮的释放率，增强氧化还原能力。
结语
综上所述，电厂锅炉低氮燃烧改造工作对工作人员的要求非常高，整个改造过程非常复杂，不能简单地完成。但是经过改造后，调整后的电厂锅炉可以得到很大的提升，不管是相对于其它类型锅炉的工作效率，还是对于排放方面，都可以进行一定程度的控制和调整。尤其在21世纪，更加注重环境保护，环境保护意识的不断增强，让人们对相关锅炉的改造都有了一定的需求。所以对电厂锅炉低氮燃烧进行研究是十分必要的课题，希望本文能对电厂低氮燃烧的优化工作作出自己的贡献，同时也希望能给其他行业提供一些参考。
参考文献
[1]林明春，王超，焦本刚.锅炉低氮燃烧运行方式优化调整探讨[J].工程技术：文摘版，2015(12):00132-00132.
[2]王春桥，卢宏源，王怀欣.火电厂贫煤锅炉低氮燃烧器改造浅谈[J].低碳世界，2017(2):79-80.
[3]陈建军，周俊虎，朱占恒，等.130t/h循环流化床锅炉低氮燃烧改造及调整试验[J].热力发电，2017,46(2):81-87.
[4]马帅，蒋金忠，张浩.超超临界锅炉低氮燃烧器改造后汽温特性优化调整[J].工业加热，2017(5):11-16.