鍋爐低氮燃燒器改造后存在的問(wèn)題與對(duì)策

劉 裕 王玉良 張海強(qiáng)

近年來(lái)，我國(guó)環(huán)境污染嚴(yán)重，霧霾對(duì)人們生活和工作的方方面面都造成了一定程度的影響。在國(guó)家環(huán)保政策的嚴(yán)格要求下，電力企業(yè)非常重視節(jié)能減排工作，制定并實(shí)施合理有效的措施。將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，我國(guó)仍主要使用燃煤發(fā)電機(jī)組發(fā)電，但是很多發(fā)電企業(yè)的鍋爐都不能達(dá)到當(dāng)前國(guó)家的環(huán)保要求。因此，煤炭發(fā)電企業(yè)必須按照國(guó)家要求的污染物排放限值進(jìn)行鍋爐優(yōu)化改造，積極采取一系列環(huán)保措施。鍋爐改造采取低氮燃燒技術(shù)，不僅可以大大地降低NOx的排放量，還可以提高鍋爐工作的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)節(jié)約成本。

1 治理NOx的現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)NOx各方面的研究已經(jīng)比較透徹，燃煤發(fā)電NOx的處理方法包括三個(gè)階段：燃燒之前的處理、燃燒過(guò)程中的處理以及燃燒后的處理。燃燒前脫氮是指把燃料轉(zhuǎn)化成低氮的燃料，難度比較大，成本比較高，因此現(xiàn)在處于研究階段。燃燒中脫氮主要采取的方法是阻止燃料在燃燒時(shí)形成NOx而排放出來(lái)并把已經(jīng)形成的NOx還原。燃燒后的脫氮是指把燃料燃燒后釋放出來(lái)的氣體進(jìn)行脫硝處理。現(xiàn)在，煤炭發(fā)電企業(yè)廣泛使用燃燒中的脫氮技術(shù)和燃燒后煙氣的脫硝技術(shù)來(lái)減少NOx的排放，通過(guò)對(duì)燃煤鍋爐的優(yōu)化和改造，大幅度減少NOx的排放。現(xiàn)階段，低氮燃燒技術(shù)處于研究和發(fā)展階段，在鍋爐實(shí)際工作中運(yùn)用此技術(shù)會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，本文就這些問(wèn)題和處理方法進(jìn)行分析討論。

2 低氮燃燒器改造后存在的問(wèn)題

燃煤鍋爐使用低氮燃燒技術(shù)后的效果證明，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于減少NOx的產(chǎn)生量是非常有效的。但是，在實(shí)際工作中，鍋爐使用的煤種不同，而且鍋爐型號(hào)也不同，使得NOx的產(chǎn)生量也各不同，產(chǎn)生的問(wèn)題也不盡相同。

2.1 增加灰和爐渣可燃物，導(dǎo)致?tīng)t效降低

改造低氮燃燒器后，NOx的產(chǎn)生量降低很多，但是在使用同一種煤種時(shí)，還是會(huì)產(chǎn)生很多的飛灰污染物。主要原因是低氮燃燒技術(shù)使用的是低溫和低氧燃燒方式，主燃區(qū)的溫度就會(huì)大幅度下降，煤粉是否著火就被控制并且推遲，同時(shí)著火區(qū)的含氧量減少，燃燒的過(guò)程被加長(zhǎng)，飛灰和爐渣可燃物變多。部分鍋爐改造使燃燒器的一、二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口的面積發(fā)生變化，致使一次風(fēng)和二次風(fēng)的混合推遲，這不利于煤粉的氣流著火和燃燒。

2.2 蒸汽的參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值，過(guò)熱器減溫水量增加

鍋爐改造使用空氣分級(jí)的低氮燃燒技術(shù)后，蒸汽的參數(shù)值偏離了設(shè)計(jì)值，發(fā)生了鍋爐過(guò)熱器減溫水量變多的情況。這是由于煤粉燃燒的過(guò)程變長(zhǎng)，加上燃盡風(fēng)的使用，使得爐膛出口的煙氣溫度變高，這時(shí)爐膛的溫度變低，爐膛水冷壁的輻射吸熱量就會(huì)降低，形成對(duì)流的受熱面的吸熱量就會(huì)變多，使得過(guò)熱器減溫水量變多。

2.3 鍋爐內(nèi)部燃燒環(huán)境變壞，配煤、配風(fēng)、穩(wěn)燃性變低

爐膛內(nèi)的溫度變低是由于使用低溫和低氧燃燒，在低溫缺氧的環(huán)境下煤粉就會(huì)推遲著火，而且燃為灰燼的能力也會(huì)變?nèi)酰仩t內(nèi)的燃燒環(huán)境和改造之前比變差。在鍋爐改造前使用的配煤、配風(fēng)方法已經(jīng)不適用于改造后，不僅會(huì)對(duì)鍋爐的各項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生影響，還會(huì)使鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃的能力變低。

2.4 鍋爐對(duì)煤的種類適應(yīng)性變差

改造低氮燃燒器后，大力優(yōu)化調(diào)整燃燒，在很大程度上可以很好地匹配NOx的排放量和鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。但是，如果更換鍋爐使用的煤種，就會(huì)打破一開(kāi)始鍋爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)的平衡關(guān)系。若使用高熱值、高揮發(fā)的煤種，會(huì)稍許增多NOx的排放量，但是比較容易控制；若使用的煤種是劣質(zhì)的或者含的水分較多會(huì)稍許減少NOx的排放量，但是比較難控制。

3 鍋爐低氮燃燒器改造后存在問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略

現(xiàn)在燃煤電廠的鍋爐低氮燃燒器的改造還未全部完成，但是已經(jīng)運(yùn)行的電廠已經(jīng)產(chǎn)生問(wèn)題。針對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的問(wèn)題，筆者提出以下解決策略。

3.1 改造前進(jìn)行充分評(píng)估

鍋爐的各項(xiàng)排放指標(biāo)都很重要，其中NOx的排放濃度和煤的種類、鍋爐的型號(hào)以及燃燒器的型號(hào)關(guān)系密切。一直以來(lái)，燃煤電廠為了自身利益，鍋爐使用的煤種都比預(yù)先設(shè)計(jì)使用的要劣質(zhì)。所以，在使用低氮燃煤技術(shù)改造之前，人們就要全面考慮分析鍋爐使用的煤種。鍋爐在按設(shè)計(jì)的計(jì)劃改造后，選的煤炭種類不好，使得NOx的排放量可能不會(huì)減少，反而導(dǎo)致新問(wèn)題出現(xiàn)。另外還要對(duì)鍋爐進(jìn)行全方位的了解，制定科學(xué)合理的改造計(jì)劃，均衡考量鍋爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)，逐漸解決現(xiàn)有問(wèn)題，杜絕新問(wèn)題出現(xiàn)。

3.2 優(yōu)化調(diào)整，使用科學(xué)的燃燒方法

鍋爐低氮燃燒器經(jīng)過(guò)改造后，已經(jīng)確定型號(hào)，但是在鍋爐不同的條件下，燃燒不同的煤種產(chǎn)生的NOx的量也會(huì)不同，由此可見(jiàn)起主導(dǎo)作用的是鍋爐的運(yùn)行方式。因此，為了降低NOx的排放量，必須人們優(yōu)化調(diào)整燃燒方法，使其完全滿足環(huán)保要求并提高其經(jīng)濟(jì)性。

3.2.1 鍋爐內(nèi)分層配煤混合燃燒

在保證排放氣體的濃度符合環(huán)保要求并且燃燒穩(wěn)定的情況下，要使用最經(jīng)濟(jì)的煤種，在爐內(nèi)分層燃燒，既可保證鍋爐的穩(wěn)定性也可以控制NOx的產(chǎn)生。

3.2.2 優(yōu)化熱工的自動(dòng)控制

利用低氮技術(shù)改造后，鍋爐內(nèi)的燃料燃燒時(shí)間變長(zhǎng)，因此要優(yōu)化調(diào)整熱工的控制系統(tǒng)和控制曲線。根據(jù)鍋爐在實(shí)際工作中出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)該優(yōu)化所需的控制曲線及控制系統(tǒng)，改善其在有負(fù)荷時(shí)的響應(yīng)能力。

3.2.3 堅(jiān)持不懈地優(yōu)化調(diào)整燃燒

在進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造后，鍋爐的NOx排放量不僅和使用的煤種有關(guān)，還和鍋爐的工作方式密切相關(guān)。在使用煤種和鍋爐負(fù)荷改變的情況下，鍋爐的運(yùn)行氧量、配風(fēng)的方式以及磨煤機(jī)的運(yùn)行組合方法要全面進(jìn)行優(yōu)化。通常，根據(jù)實(shí)際情況，人們需要經(jīng)過(guò)一兩個(gè)月的時(shí)間才能找到最優(yōu)的燃燒方案，既符合環(huán)保要求又符合經(jīng)濟(jì)要求，因此，要堅(jiān)持不懈地優(yōu)化調(diào)整燃燒方式，這才是最重要的。

4 結(jié)論

改造鍋爐低氮燃燒器的時(shí)間較短，因此有些問(wèn)題還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)人們對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題認(rèn)識(shí)不是太全面，在處理問(wèn)題時(shí)經(jīng)驗(yàn)也不足。為了降低NOx的排放量，減少發(fā)電廠的環(huán)保壓力，人們需要繼續(xù)研究，逐漸改善燃煤設(shè)備，使其符合環(huán)保指標(biāo)，提升環(huán)保技術(shù)，提高處理問(wèn)題的能力，保證燃煤發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展，為發(fā)電企業(yè)爭(zhēng)取更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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