火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化分析

火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化分析
发布时间：2022-05-12T06:30:58.238Z 来源：《福光技术》2022年10期作者：高振宇李冰颖
[导读] 近年来，我国针对火电厂大气污染物排放量的防治方面制定了多项法律法规以及防治政策，尤其在国内大范围出现雾霾天气后，大气污染物排放防治问题逐渐引起国家环保部以及其他相关部门的关注和重视。

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摘要：目前，我国的主要发电类型就是火力发电，其它的发电方式产出效率较为低下，还不足以满足我国如此庞大的人口用电所需，而核能发电则是因为科技还不够完善，目前还存在些许的问题。

因此，火力发电仍然是我国现阶段的主要供电来源。

但是其火力发电的污染较为严重，需要相应的引入新技术，在这种情况下，低氮燃烧改造技术应势而生，将低氮燃烧技术良好的应用于火电厂锅炉发电进程中，可以有效的减少锅炉的烟气排放量，加强烟气净化系统，降低循环流化床锅炉的烟气产生量，极大的解决烟气排放所导致的一系列环境污染问题。

为顺应当代可持续发展观念，同时还要满足我国十几亿人口的用电所需，就要对低氮燃烧改造技术的应用重视起来，并相应的加大对该技术的研究力度。

关键词：火电厂锅炉低氮燃烧；改造和运行；优化
引言
近年来，我国针对火电厂大气污染物排放量的防治方面制定了多项法律法规以及防治政策，尤其在国内大范围出现雾霾天气后，大气污染物排放防治问题逐渐引起国家环保部以及其他相关部门的关注和重视。

如何有效控制大气污染物排放量是现如今火力发电行业亟待解决的问题，而作为火电厂运行的主要设备，锅炉的改造与优化运行成为首要任务，从源头入手，从根本上减少锅炉燃烧产生的氮氧化物（NOx），从而实现对空气污染物有效控制的目的，切合国家环境保护战略思想。

一、火电厂锅炉低氮燃烧改造技术原则
1.1把握现实存在的问题
根据锅炉运行紧密结合受热面出现的问题与情况，设定解决问题的改造方案，如锅炉金属管材老化严重，则要进行更换升级；如果是系统结构、设备布置不合理，则要从系统、结构优化角度进行处理。

1.2联合制定改造方案
制定方案通常是由制造厂家制定设计方案，根据火电厂锅炉运行环境、运行参数，对可能存在的影响因素进行论证、分析，确保整个改造方案的科学合理性。

全方位考量局部改造对整个生产系统的影响。

如在管材设计中，如果管材老化需要进行升级，则通常受热面规格不发生变化；如果因设计问题进行改造，则要综合考量受热面管材布置、重量变化、管材规格等，还要提前明确烟气系统阻力、汽水侧阻力影响。

改造图纸要到锅炉运行现场进行校对，充分考虑现场空间环境的限制，新管排布置要贴合设计图纸内容，做好实地测绘工作。

1.3科学应用低氮燃烧技术
为了能够减少锅炉燃烧中的NOx排放量，要积极采用低氮燃烧技术，并配合烟气脱硝技术。

通过研究发现，低氮燃烧技术借鉴了NOx 生成机理，主要应用了的低氧燃烧、烟气再循环。

通过在纵向部位增设燃烧器，可以实现氧化还原、主还原、燃尽区三个模块形成。

在此过程需要结合锅炉的实际运行情况，在合适位置安装燃烧器，有助于锅炉内部有机染料、配风的低氧低温燃烧，同时进行分区、分级处理，严格控制NOx的排放量，起到清洁燃烧效果。

二、低氮燃烧器改造方案
2.1优选燃烧器
依据实际要求，制定科学的低氮燃烧器改造方案，以此为参照，对燃烧器进行优选。

水平浓淡燃烧器和垂直浓淡燃烧器在国内应用普遍。

前者主要作用是分离水平方向煤粉，使其浓淡分开，在炉内脱硫工作中应用普遍，射流偏向炉内中心位置，具备很强的径直卷吸能力和风包煤效果。

垂直浓淡燃烧器与其原理相同，使用过程恰相反，着重负责垂直方向煤粉分离工作，实施效果非常好。

燃烧器类型选择切忌盲目，除了把炉内浓淡煤粉隔开之外，还要全面掌握分离比例、各类参数情况等，严禁炉内有低氮残留。

2.2改造主燃烧器
改造主燃烧器时，不仅要对主燃烧器标准高度进行确定，还要对四角风箱风道、挡板风箱位置等进行科学固定，更换全部喷口、弯头等，确保各构件均达标。

最末层以轴向插入式等离子燃烧器形式存在，还要对余下一次风燃烧器进行更改，使其转换为浓淡燃烧器，上浓下淡或者下浓上淡。

该背景下，高耐热性钢板应用效果好，使四层中间二次风喷口保持封闭状态，同时更换余下的二次风喷口，还要兼顾
贴壁风喷口布置，确保水冷壁表层有足够的氧气，避免因氧气量不达标，出现围炉内温度过高、结渣，发生腐蚀。

除此之外，还需要更改其余二次风喷口，使射流方向发生改变，对一次风射流方向和其他二次风喷口角度进行重点控制，使前期缺氧燃料和后期供给氧得到充分混合。

2.3科学设计OFA喷口和二次风
尽管锅炉燃烧系统相对比较复杂，但OFA喷口结构则比较简单，在业内备受青睐。

实践中，需要在原有系统基础上再次对OFA喷口进行应用，发挥其优势的同时，兼顾反切性能，对炉内气流进行有效控制，使炉内出烟口温度正常。

假使原OFA喷口尺寸、风速设置、风量等各指标等不能够契合低氮燃烧技术改造要求，可直接封堵耐热版，也可以对其进行二次改造。

将大比例二次风布置在燃烧器上端，便于分级燃烧炉内空气，减少氮氧化物，使锅炉得到充分燃烧。

同时，还要在二次风设计中，考虑燃尽区位置、大小等指标。

三、低氮燃烧运行优化方案
3.1优化调整一二次风和周界风
风量变化会对氮氧化合物浓度产生影响，如果风量过大，炉内氧气含量和氮氧化合物浓度都比较低。

依托机组各功率运行情况调整，对比正倒宝塔等配风方法，可知，倒宝塔配风运行产生的氮氧化物少，不会影响大气。

综合考量氮氧化物、锅炉燃烧效率对等指标，将各层二次风开度作为重要控制元素，且不得超过70%，上层二次风开度和各层周界风开度分别在35%和15%-20%之间，给出优化调整方案。

3.2调整燃烧器摆角和燃尽风
分析低氮燃烧时氮氧化物生成量，调整燃烧器摆角和燃尽风非常关键。

调整燃尽风摆角，使之向上倾斜，既能够规避锅炉两侧气温偏差，还能够达到良好的摆角运行效果，缩短运行时间。

燃尽风优化调整，稳定锅炉内总分量的同时，依据具体运行情况，使燃尽风挡板增大，对氮氧化物排放量和飞灰参数进行有效控制。

3.3调整炉内含氧量
事实上，科学调整炉内含氧量，也能够优化低氮燃烧运行过程。

通过对炉内含氧量进行控制，避免生成太多氮氧化物。

当炉内含氧量比较低时，会排出少量氮氧化物。

但试验表明，倘若炉内含氧量太低，会增加飞灰可燃物。

为避免这种情况，要科学控制炉内氧量，以
2.5%-
3.5%为宜。

除了对火电厂氮氧化物排放量进行有效控制，还要对锅炉燃烧效率进行兼顾。

四、结语
对锅炉低氮燃烧技术的优化与调整可以有效提高锅炉燃烧的工作效率，降低氮氧化物排放量，对火电厂的长久发展具有重要意义。

在生态环境质量日益恶化的今天，火力发电行业必须做出适时的调整，以适应社会发展需求。

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