火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整

    王秋粉 王毅岩

    摘 要：低氮燃烧过程中会排放氮氧化物（NOx），对生态环境和人体健康产生危害。采用专业方法，实施火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整，能够对NOx排放量进行有效控制，提高生产效率，减少环境、生态问题。文章简要分析低氮燃烧技术情况，制定低氮燃烧器改造方案，对其运行过程进行优化。

    关键词：火电厂;低氮燃烧;锅炉改造

    国家一直很重视火电厂大气污染物排放情况，出台了各类法律法规和防治政策。火电厂运营发展过程中，除了考虑经济效益之外，还要兼顾环境问题，思考如何减少大气污染物排放量，并提出有效的实施方法。事实上，火电厂锅炉改造能够有效控制NOx排放量，减少环境及空气污染，实现环境保护效益及目标。

    1 低氮燃烧技术情况

    降低NOx排放，能够对大气污染进行有效控制。该过程中，以低氮燃烧技术为主，烟气脱硝技术为辅。其中，低氮燃烧技术与NOx生成机理存在关联性，主要构成元素有低氧燃烧、烟气再循环等。通过在纵向位置设置燃烧器，促进氧化还原、主还原、燃尽区三个板块的形成。该过程中，还能够依据各锅炉情况，在合适的位置归放燃烧器，便于锅炉内部有机染料和配风低温、低氧燃烧，并实现分区和分级，从而对NOx排放量进行有效控制，达到良好的清洁燃烧效果。

    2 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，對燃烧器进行优选。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[1]。

    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。

    3 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[2]。

    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。

    4 结语

    火电厂锅炉低氮燃烧改造工作技术性强，工艺标准高，专业要求严格，实施过程复杂。这项工作能够使锅炉燃烧工作效率得到明显提高，并对氮氧化物排放量进行有效控制，提高火电厂日常工作及服务质量。随着环保意识的增强，相关从业人员要对生态环境质量加以保护，依据外部情况，升级改造锅炉低氮燃烧，使其满足工艺生产及社会发展要求，增强设备性能，实现生产效益和环境效益。

    参考文献：

    [1]唐利兴.火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化分析[J].机械管理开发，2018（01）：63-64.

    [2]袁宏伟，陈启召.660MW发电机组对冲燃煤锅炉低氮燃烧改造及运行优化试验[J].广东电力，2016，29（11）：26-30.