贺东
晋能控股山西电力股份有限公司河津发电分公司 山西河津 043300
摘要：300兆瓦机组为电厂主要设备，为确保使用符合环保要求，需要控制氮氧化物排放量，对锅炉燃烧加以优化。低氮燃烧技术的应用能够在确保锅炉运行效率的同时，降低氮氧化物排放量。本文以300兆瓦机组低氮燃烧调整为题开展讨论。
关键词：电厂；300MW机组；低氮燃烧
引言
电厂燃烧燃料主要是煤炭，燃烧不充分不仅会导致大量的资源浪费，同时导致氮氧化物排放含量增加，对大气环境造成严重污染，因此，需要加强燃烧器改造，确保电厂经济效益提升。
1低氮燃烧相关概述
低氮燃烧技术指的是空气分级燃烧技术，主要原理为分段进行燃料燃烧，能够有效降低燃烧区空气量，提升煤粉浓度，延迟一次、二次风混合时间，当煤粉进入炉膛时形成中心富燃料，在燃烧初期为缺氧燃烧，减少NOX生成量。同时炉膛的上方设置有燃尽风，大约为总风量的25%，在缺氧燃烧阶段所产生延期和燃尽风充分混合，确保燃料尽可能燃烧。在大气污染中氮氧化物属于主要组成成分，其中一氧化氮、二氧化氮占比最大，氮氧化物会对大气臭氧保护层造成破坏，形成光化学污染，和大气中水分结合形成酸雨，对机械设备、建筑物造成腐蚀，污染河流，对农作物种植产量也存在影响。因此，需要加强氮氧化物排放处理，减少生态污染和农业损失。
2现阶段300兆瓦机组低氮燃烧状况
大气污染物排放标准规定火电厂NOX排放量不可超过100mg/Nm3。现阶段，发电站锅炉错通过烟气脱硝配合低氮燃烧技术减少氮氧化物排放，但因为低氮燃烧技术存在一定差异，因为对于氮氧化物排放浓度也存在一定差异[1]。若机组性能较佳，则能够有效控制氮氧化物排放含量，减轻脱硝装置运行负担，减低发电厂脱硝作业成本，提升企业经济效益。
当前发电厂中300兆瓦机组属于主力机组，通过燃烧试验优化，提升锅炉效率，对改善安全性和经济性发挥着重要作用。同时煤炭属于一次能源，超过60%的能源消耗是煤炭资源，同时50%煤炭资源用于发电，并且随着人们用电需求的不断提升，煤炭年使用量逐年提升。如2005年我国氮氧化物排放量达19.1*106吨，相比于其他国家，氮氧化物排放含量过高，其中43%为电厂煤炭燃烧发电氮氧化物排放。因此，需要对低氮燃烧技术加以合理改善调整，降低氮氧化物排放含量。
3 300兆瓦机组低氮燃烧改造调整案例分析
为对300兆瓦机组低氮燃烧调整措施加以分析，本文以某电厂300兆瓦机组低氮燃烧器改造为案例进行分析。
3.1设备概括
该改造工程中300兆瓦机组为DG-1025/17.5-Ⅱ4型汽包炉，切向燃烧、四角切圆燃烧，百叶窗式水平浓淡直流摆动式燃烧器，各燃烧器设置有13层喷口，其中5层为一次喷口，按照由下至上顺序分别为A、B、C、D、E，在B层设置有小火枪，7层为二次喷口，在A-B层安装有调节式偏置周界风。在机组中制粉系统为中速磨冷一次风正压直吹式。各锅炉中设置磨煤机5部，为独立性风系统，每层共用1部密封风机。锅炉参数如表一：
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3.2改造方案
该机组燃烧器改造不对燃烧器原有布置和燃烧条件进行改动，而是对4层燃烧器进行更换，B层带有微油装置，不进行改造，将燃烧器更换为新型燃烧器。低氮燃烧器具有以下几点优势：首先，通过分级燃烧，分离技术将气流分为上下布置淡相和浓相射流，燃烧器顶部设置有燃尽风四层，能够实现粉煤的充分燃烧，有效降低氮氧化物的生成量以及排放。其次，根据炉膛的尺寸选择合适燃烧器出口中心线和炉膛剖面对角线夹角△α，设计燃烧器出口中心线与水冷壁面中线夹角分别是48.5°与44°。为能够降低炉膛烟温偏差，主燃烧器的上方设置能够在水平方向上摆动的燃尽风，并将燃尽风设置为反切形式。最后，为有效控制氮氧化物排放量和锅炉效率，设计燃尽风率为总风量的24%，风源来自二次热风管。燃尽风由下至上为G、H、I、J。经过改造后，处于BMCR负荷情况时，锅炉效率为92.78%，氮氧化物排放浓度低于280mg/m3。
4燃烧调整分析
该电厂6#燃烧器在改造之后飞灰含碳量增加，导致锅炉效益降低，对电厂经济效益提升造成影响。之后开展调整试验，控制氮氧化物排放量以及提升机组运行经济性。针对改造后运行情况，采取相应试验对氮氧化物排放影响因素加以分析，其中主要包括炉膛的出口氧量、燃尽风的控制方式、二次风的配风方式，之后针对各影响因素展开分析。
4.1出口氧量影响
按照以往运行情况和调整经验，测的氧量值为2.36%、2.81%、3.52%、4.16%，并对飞灰、碳含量、氮氧化物排放量进行测量，计算锅炉运行效率。通过分析出口氧量、锅炉效率、氮氧化物排放量关系，判断口氧量对氮氧化物排放量和锅炉效率存在较大影响。氧量降低，导致燃烧不彻底，锅炉运行效率随之下降；氧量过大，烟气量提升，增加排烟损失，对主燃区二次风速和动量产生影响，对锅炉运行效率产生影响。氧量增加，氮氧化物呈现为递增趋势。通过分析出口氧量需要控制于2.8%。
4.2配风方式影响
为充分分析配风方式对氮氧化物排放量和锅炉效率存在影响，通过束腰配风、均等配风、倒宝塔、正宝塔等方式进行试验。通过试验结果分析得出配风方式对氮氧化物排放量和锅炉效率存在影响。当炉膛氧量固定不变时，相比于倒宝塔配风方式，正宝塔配风方式氮氧化物排放量高30.8%，因此空气和煤粉早期混合影响氮氧化物排放量，通过改善二次配风方式能够对风粉比例加以改变。在四种配风方式中，倒宝塔形式锅炉运行效率最低，飞灰碳含量最高，其余三种方式锅炉运行效率大致相同，主要是因为倒宝塔配风方式在前期煤粉燃烧为贫氧燃烧[2]，对煤粉燃烧存在影响，导致锅炉运行效率下降，通过综合分析，配风方式选择束腰和均等方式较佳。
4.3风控方式影响
首先，燃尽风风挡板的开关情况对氮氧化物排放量和锅炉效率存在影响，随着风挡板开度的逐渐增加，氮氧化物排放量和锅炉效率随着降低，开度由40°到60°的过程中，锅炉效率有小幅度的提升，氮氧化物排放量仍为下降趋势，促使锅炉运行效率较高，氮氧化物排放量较低，约为320mg/m3。经过后续的脱硝装置能够达到排放标准，因此，风挡板开度控制在60°最佳。通过可以断定燃尽风控制方式对氮氧化物排放量存在影响，但是对主燃区二次风速和动量也存在影响，导致锅炉运行效率下降。
通过分析影响因素，并对相关影响因素加以控制，有效降低氮氧化物排放量，确保锅炉运行效率，实现电厂经济效益的提升。
总结
本文对氮氧化物大量排放危害和低氮燃烧技术进行简单叙述，结合实际案例分析300兆瓦机组低氮燃烧改造调整。为实现我国长久可持续发展，电厂需要加强氮氧化物排放控制，对造成氮氧化物排放量较大因素进行分析，采取相应措施加以改善。
参考文献
[1]吕兆荣.电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整探析[J].低碳地产,2016(19):535.
[2]郎艳伟.300MW机组锅炉的低氮燃烧技术改造与性能分析[J].中文信息,2018(12):236+286.