电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整探析 王文鑫

电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整探析王文鑫

发表时间：2019-09-02T15:34:26.650Z 来源：《河南电力》2019年1期作者：王文鑫

[导读] 通过电厂锅炉进行低氮燃烧改造，从配风、氧量控制、燃烧器摆角等方面进行运行优化调整，以降低NOx排放量。

（华电新疆发电有限公司乌鲁木齐分公司新疆乌鲁木齐市 830000）

摘要：通过电厂锅炉进行低氮燃烧改造，从配风、氧量控制、燃烧器摆角等方面进行运行优化调整，以降低NOx排放量。

关键词：锅炉；低氮燃烧；改造；运行优化调整

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、低氮燃烧技术内容概述

目前，我国火电厂关于控制大气污染物排放的主要方法为降NOx，工作原理主要是锅炉燃烧中脱氮的低氮燃烧技术与燃烧后脱氮的烟气脱硝技术相结合，燃烧中脱氮主要是根据NOx的生成机理而研制的低氮燃烧技术，是由低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等构成的，通过将燃烧器布置在纵向位置，在锅炉内构成氧化还原、主还原、燃尽区三个板块，还可根据不同锅炉的形态调整燃烧器的摆放位置，从而使有机燃料与配风在锅炉内分区、分级、低温、低氧燃烧，降低燃烧中产生的NOx排放量，进而实现清洁燃烧。

二、国内外氮氧化物的控制现状

目前国内外控制氮氧化物排放的主要技术可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硝。燃烧前脱硝难度大、成本高、处理程序较复杂，应用较少，尚需开展更多研究。燃中脱硝是指抑制氮氧化物在燃烧过程中的生成量，主要包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧、低过量空气燃烧和低氮氧化物燃烧器。根据的生成机理减少氮氧化物生成量的方法主要有三种，即降低反应区内氧的浓度、缩短燃料在高温区内的停留时间、控制燃烧区温度。燃烧后脱硝是指把燃烧生成的氮氧化物通过一定方法还原成为氮气，分干法和湿法两种，干法有选择性催化还原、选择性非催化还原、非选择性催化还原、活性炭吸附法、分子筛、联合脱硫脱硝方法及等离子体法等；湿法分别有采用水、酸、碱液吸收法、吸收还原法和氧化吸收法等。燃烧后脱硝由于技术成熟性、投资成本、脱硝效率及运行操作等原因在火电厂应用较多的是SCR、SNCR技术，但数SCR技术。

三、电厂锅炉低氮燃烧改造方案

改造技术特点主要按照立体分级低氮燃烧的方式，以及垂直煤粉超浓缩分离技术原理对电厂锅炉低氮燃烧进行改进，对于四角切圆燃烧煤粉炉，可以不用对原有燃烧器的状态布置形式改进，只需要更换为低氮燃烧器即可，将煤粉喷嘴改造成垂直浓淡分离、上下摆动结构，以提高燃尽风率，提高锅炉低氮燃烧的效率，进一步实现降低NOx排放和生成的目的。在改造过程中，为了更好的削弱炉膛出口的烟气旋转强度，可以在主燃烧器上方适当的增设四层SOFA燃尽风喷口，可实现燃烧器上下水平摆动。这样风室在运行的过程中，由于被设计成反切的状态，能够形成一个反向动量矩，以此来实现对燃烧器旋转动量矩平衡的作用，达到减少炉膛出口排放烟气的温度差，有效的控制NOx的排放量，提高锅炉效率。通过对电厂锅炉低氮燃烧改造方案实施之后，SCR入口NOx浓度由550-650mg/Nm3降至320-

480mg/Nm3，提高了锅炉效率。

四、优化调整分析

本次优化调整不仅要做到锅炉的安全运行，同时还要提升其经济效益，降低NOx排放量，弱化两侧烟温以及汽温的差距。为此需要从二次风门、一次风、周界风等进行了综合调整。

4.1优化调整一次风、二次风、周界风

主燃烧区一定要做到低氧燃烧，对此可调整二次风门开度来实现。通常燃尽风量和氧量以及NOx浓度之间成反比关系。根据分析180MW、210MW以及240MW和300MW这几个不同机组的具体运行情况。通过对配风方式的优化，发现在缩腰、正、负宝塔等模式中，其中负宝塔配风模式能够产生最低的NOx生成量。不过这种模式虽然能降低其污染性，不过要结合工作效率以及NOx排放量，如果二次风开度超过70%，尤其是中间层的二次风开度。而最上层的二次风开度则不能够达到35%。每层的周界风开度只需要控制在15%至20%之间。不过最下层二次风开度却需要超过70%，如果小于该标准，那么煤粉在燃烧时容易缺氧，进而造成烟气的快速增加。由于二次风组合模式、锅炉汽温以及NOx排放量等参数都存在着相互影响，因此在优化调整时，就需要紧密结合这些参数来进行综合调整。要将制粉系统工作模式、锅炉工作情况以及负载等参量作为综合考量因素，然后对锅炉的低氮燃烧进行综合分析，从而找出其中的问题，进而进行更加科学的优化调整。

4.2优化调整摆角与燃尽风

根据试验可知，如果主燃烧器摆角低于30%，那么燃烧器上倾角度越大，那么炉膛两侧面的汽温和烟温差距会增大，所以在确保汽温相对较高的环境中，适当的降低燃烧器摆角。当SOFA1开启时，此时再热器两侧汽温将会显著偏差，所以此时尽可能的减小SOFA1开度，当然要确保NOx排放量足够的低。燃尽风摆角如果增加，必然会对锅炉汽温以及飞灰值等参数产生影响。不过这种影响力度并不强，不过如果摆角下倾，此时NOx的排放量就会增加显著，同时生成量也是如此。根据对低氮燃烧过程进行分析，以及结合锅炉的燃烧效率和NOx 的排放，需要对摆角装置进行优化。适当的提升燃尽风的摆角并上倾，就能够有效规避两侧汽温的偏差，进而提升摆角运行功效。此外，优化调整燃尽风的根本目的，就是要在确保锅炉总风量稳定的前提下，结合具体的运行，假设负荷显著提升，那么就需要适当增大燃尽风的挡板，这能够降低NOx的排放量，与此同时也能够降低飞灰值参数。通过适当的调整和优化燃尽风，降低含氧量，能够使之维持在一个低氧的燃烧状态，那么上部燃烧就会得到强化，火焰将会上移，此时NOx的生成量就会下降，进而有助于提升发电厂锅炉的低氮燃烧效率。

4.3优化调整炉膛氧量

NOx的排放量同样会受到炉膛含氧量的影响。如果炉膛的含氧量越高，那么NOx的排放规模就会增加，这两者属于正相关关系。为了