燃煤锅炉低氮燃烧器改造浅谈

燃煤锅炉低氮燃烧器改造浅谈

李建东闫青刘继成黄志勇

大唐国际张家口发电河北张家口 075133

Coal-fired boiler burners with low nitrogen transformation On LI Jian-dong YAN Qing LIU Ji-cheng HUANG Zi-yong

Datang international zhangjiakou power plant，Zhangjiakou 075133 ，Hebei province

ABSTRACT:To reduce the running costs of SCR De NOx, Zhangjiakou Power Plant No. 3 boiler burner for transformation after transformation, the burner will reduce the coal combustion process in the furnace of NOx generation. This article focuses on the boiler burners with low nitrogen transformation programs, combined with the 3rd Zhangjiakou Power Plant boiler burner and effect the transformation of the actual situation, On the mechanism of coal-fired units generate NOx boilers and burners for NOx generated control.

KEY WORD:Retrofit NOx Boiler

摘要：为降低脱硝SCR的运行费用，张家口发电厂对3号锅炉燃烧器进行改造，改造后的燃烧器将降低燃煤在炉膛燃烧过程中NOx的生成量。本文重点介绍锅炉低氮燃烧器改造的方案，并结合张家口发电厂3号锅炉燃烧器改造的实际情况及效果，浅谈燃煤机组锅炉NOx生成机理和燃烧器对NOx生成的控制。

关键词：锅炉燃烧器改造 NOx

1 概况

1.1 脱硝的必要性

在国家“十二五”规划中，对火电发电企业大气污染物排放作出了严格的规定。其中，京津唐地区要求NOx排放量小于100mg/Nm³。机组烟气脱硝改造在降低烟气NOx含量的同时，高昂的脱硝运行费用又使发电企业不堪重负。于是，为了减少SCR入口处NOx含量，降低脱硝运行费用，低氮燃烧器的改造已逐渐成为火力发电企业降低烟气NOx含量的重点改造之一。在今后火力发电机组的脱硝改造中，“先降后脱”的方案必然是大势所趋。1.2 氮氧化物的形成

煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤的燃烧方式，特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件有关。研究表明，在煤的燃烧过程中生成NOx的主要途径有三个：

a 热力型NO x是空气中的氧(O2)和氮(N2)在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的NO和NO2的总和，其总反应式为：

N2+O2←→2NO

NO+O2←→NO2

当燃烧区域的温度低于1000℃时，NO 的生成量很小，而温度在1300～1500℃时，NO的浓度大约为500～1000ppm，而且随着温度的升高，NOx的生成速度按指数规律增加。因此，温度对热力型NOx的生成具有决定作用。

b 快速型NOx主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2分子发生反应，

形成的CN、HCN，继续氧化而生成的NOx。因此，快速型NOx主要产生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程。而在燃煤锅炉中，其生成量很小。

c 燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反应而生成的NOx。燃煤电厂锅炉中产生的NOx中大约75～90%是燃料型NOx。在一般情况下，燃料型NOx 的主要来源是挥发份N，其占总量的60～80%，其余为焦炭N所形成。在氧化性环境中生成的NOx遇到还原性气氛时，会还原成N2，因此，锅炉燃烧最初形成的NOx，并不等于其排放浓度，而随着燃烧条件的改变，生成的NOx可能被还原，或称被破坏。燃料型NOx的生成和破坏过程不仅和煤种特性、燃料中的氮化合物受热分解后在挥发份和焦炭中的比例、成分和分布有关，而且其反应过程还和燃烧条件（如温度和氧）及各种成分的浓度等密切相关。

这三种类型的NOx，其各自的生成量和煤的燃烧温度有关，在电厂锅炉中燃料型NOx是最主要的，其占NOx总量的75～90%，热力型其次，快速型最少。

1.3 方案确定

低氮燃烧器正是在煤燃烧时，通过调整燃烧环境（风与煤的比例）减少煤在燃烧过程中NOx的生成量。改造的基本方案是在锅炉燃烧器上方增加燃尽风设备（燃尽风率一般为0.25～0.35），以降低主燃烧器（原燃烧器）区域内的空气量，控制过量空气系数小于1；图1 燃烧器喷口布置图燃尽风提供过量空气助燃未燃尽的可燃物，控制燃尽率（飞灰可燃物）。这样，从整体设计上，低氮燃烧器不但因为控制主燃烧器区域内的过量空气系数小于1，降低了燃料型NOx的生成量，还因为增加燃尽风机构使炉膛内燃烧的最高温度有所降低，同时降低热力型NOx的生成量。

张家口发电厂3号锅炉为东方锅炉厂设计制造的亚临界、中间再热、燃煤自然循环汽包炉，锅炉型号为DG1025/18.2-

II4，改造前锅炉省煤器出口处NOx含量为600～700 mg/Nm³。制粉系统为正压直吹式制粉系统，每台炉配备6台HP803型磨煤机。燃烧器为东

锅生产设计的四

角切圆直流式，

在炉膛中心形成

∅700与∅500的

两个假想切圆，

燃烧器火嘴为摆

动可调式，摆动

幅度±30°（喷口

水平为0°）。每

角分上、中、下

三组，上中下三

组可同时摆动或

单组摆动，每组

由3层二次风喷

口和2层一次风

喷口组成。一次

风和二次风间隔

布置，每一组的

中间层二次风喷

口内装有一只油

枪（3层油已废

弃）。第1层燃

烧器后改造为HRPFQ K-159-Ⅰ型组合式油燃烧装置（小油枪）。大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂在2011年3月至5月进行的3号机组A级检修中对3号锅炉进行了低氮燃烧器改造。