火電廠鍋爐低氮燃燒改造及運行優化調整

王秋粉 王毅巖

摘 要：低氮燃燒過程中會排放氮氧化物（NOx），對生態環境和人體健康產生危害。采用專業方法，實施火電廠鍋爐低氮燃燒改造及運行優化調整，能夠對NOx排放量進行有效控制，提高生產效率，減少環境、生態問題。文章簡要分析低氮燃燒技術情況，制定低氮燃燒器改造方案，對其運行過程進行優化。

關鍵詞：火電廠;低氮燃燒;鍋爐改造

國家一直很重視火電廠大氣污染物排放情況，出臺了各類法律法規和防治政策。火電廠運營發展過程中，除了考慮經濟效益之外，還要兼顧環境問題，思考如何減少大氣污染物排放量，并提出有效的實施方法。事實上，火電廠鍋爐改造能夠有效控制NOx排放量，減少環境及空氣污染，實現環境保護效益及目標。

1 低氮燃燒技術情況

降低NOx排放，能夠對大氣污染進行有效控制。該過程中，以低氮燃燒技術為主，煙氣脫硝技術為輔。其中，低氮燃燒技術與NOx生成機理存在關聯性，主要構成元素有低氧燃燒、煙氣再循環等。通過在縱向位置設置燃燒器，促進氧化還原、主還原、燃盡區三個板塊的形成。該過程中，還能夠依據各鍋爐情況，在合適的位置歸放燃燒器，便于鍋爐內部有機染料和配風低溫、低氧燃燒，并實現分區和分級，從而對NOx排放量進行有效控制，達到良好的清潔燃燒效果。

2 低氮燃燒器改造方案

2.1 優選燃燒器

依據實際要求，制定科學的低氮燃燒器改造方案，以此為參照，對燃燒器進行優選。水平濃淡燃燒器和垂直濃淡燃燒器在國內應用普遍。前者主要作用是分離水平方向煤粉，使其濃淡分開，在爐內脫硫工作中應用普遍，射流偏向爐內中心位置，具備很強的徑直卷吸能力和風包煤效果。垂直濃淡燃燒器與其原理相同，使用過程恰相反，著重負責垂直方向煤粉分離工作，實施效果非常好。燃燒器類型選擇切忌盲目，除了把爐內濃淡煤粉隔開之外，還要全面掌握分離比例、各類參數情況等，嚴禁爐內有低氮殘留。

2.2 改造主燃燒器

改造主燃燒器時，不僅要對主燃燒器標準高度進行確定，還要對四角風箱風道、擋板風箱位置等進行科學固定，更換全部噴口、彎頭等，確保各構件均達標。最末層以軸向插入式等離子燃燒器形式存在，還要對余下一次風燃燒器進行更改，使其轉換為濃淡燃燒器，上濃下淡或者下濃上淡。該背景下，高耐熱性鋼板應用效果好，使四層中間二次風噴口保持封閉狀態，同時更換余下的二次風噴口，還要兼顧貼壁風噴口布置，確保水冷壁表層有足夠的氧氣，避免因氧氣量不達標，出現圍爐內溫度過高、結渣，發生腐蝕。除此之外，還需要更改其余二次風噴口，使射流方向發生改變，對一次風射流方向和其他二次風噴口角度進行重點控制，使前期缺氧燃料和后期供給氧得到充分混合[1]。

2.3 科學設計OFA噴口和二次風

盡管鍋爐燃燒系統相對比較復雜，但OFA噴口結構則比較簡單，在業內備受青睞。實踐中，需要在原有系統基礎上再次對OFA噴口進行應用，發揮其優勢的同時，兼顧反切性能，對爐內氣流進行有效控制，使爐內出煙口溫度正常。假使原OFA噴口尺寸、風速設置、風量等各指標等不能夠契合低氮燃燒技術改造要求，可直接封堵耐熱版，也可以對其進行二次改造。將大比例二次風布置在燃燒器上端，便于分級燃燒爐內空氣，減少氮氧化物，使鍋爐得到充分燃燒。同時，還要在二次風設計中，考慮燃盡區位置、大小等指標。

3 低氮燃燒運行優化方案

3.1 優化調整一二次風和周界風

風量變化會對氮氧化合物濃度產生影響，如果風量過大，爐內氧氣含量和氮氧化合物濃度都比較低。依托機組各功率運行情況調整，對比正倒寶塔等配風方法，可知，倒寶塔配風運行產生的氮氧化物少，不會影響大氣。綜合考量氮氧化物、鍋爐燃燒效率對等指標，將各層二次風開度作為重要控制元素，且不得超過70%，上層二次風開度和各層周界風開度分別在35%和15%-20%之間，給出優化調整方案。

3.2 調整燃燒器擺角和燃盡風

分析低氮燃燒時氮氧化物生成量，調整燃燒器擺角和燃盡風非常關鍵。調整燃盡風擺角，使之向上傾斜，既能夠規避鍋爐兩側氣溫偏差，還能夠達到良好的擺角運行效果，縮短運行時間。燃盡風優化調整，穩定鍋爐內總分量的同時，依據具體運行情況，使燃盡風擋板增大，對氮氧化物排放量和飛灰參數進行有效控制[2]。

3.3 調整爐內含氧量

事實上，科學調整爐內含氧量，也能夠優化低氮燃燒運行過程。通過對爐內含氧量進行控制，避免生成太多氮氧化物。當爐內含氧量比較低時，會排出少量氮氧化物。但試驗表明，倘若爐內含氧量太低，會增加飛灰可燃物。為避免這種情況，要科學控制爐內氧量，以2.5%-3.5%為宜。除了對火電廠氮氧化物排放量進行有效控制，還要對鍋爐燃燒效率進行兼顧。

4 結語

火電廠鍋爐低氮燃燒改造工作技術性強，工藝標準高，專業要求嚴格，實施過程復雜。這項工作能夠使鍋爐燃燒工作效率得到明顯提高，并對氮氧化物排放量進行有效控制，提高火電廠日常工作及服務質量。隨著環保意識的增強，相關從業人員要對生態環境質量加以保護，依據外部情況，升級改造鍋爐低氮燃燒，使其滿足工藝生產及社會發展要求，增強設備性能，實現生產效益和環境效益。

參考文獻：

[1]唐利興.火電廠鍋爐低氮燃燒改造及運行優化分析[J].機械管理開發，2018（01）：63-64.

[2]袁宏偉，陳啟召.660MW發電機組對沖燃煤鍋爐低氮燃燒改造及運行優化試驗[J].廣東電力，2016，29（11）：26-30.