电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整探析

高勇

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

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0149-01

NOx是电厂锅炉燃烧排放的大气污染物之一，危害生态环境，随着国家对环保要求的逐步提高，对电厂锅炉低氮燃烧改造以及运行优化调整势在必行。即使是改造后的锅炉，炉膛出口NOx排放量仍然较高，降低了锅炉效率，势必增加SCR脱销成本。本文结合某电厂330MW机组四角切圆燃烧煤粉锅炉低氮燃烧改造和运行调整经验，就如何优化调整，降低NOx排放量方面进行分析，以控制NOx达标排放。

1 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[1]。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550-650 mg/Nm3降至320-480 mg/Nm3，提高了锅炉效率。

2 电厂锅炉低氮燃烧运行优化调整

在保证锅炉运行安全性的条件下，以降低SCR入口NOx、提高锅炉运行经济性、减小两侧烟温与汽温偏差为目的，通过运行氧量、燃尽风门、二次风门、周界风门、煤粉细度、燃烧器摆角等参数调整，对锅炉进行了综合优化调整。

1）一次风、二次风、周界风的调整。可以通过调节二次风门开度，保持主燃烧区域的低氧燃烧。燃尽风量越大，氧量越低，NOx浓度就越低。通过对机组300MW、240MW、210MW、180MW多个运行工况的实验对比分析，从缩腰、正宝塔、倒宝塔、均等配风等配风方式的改变，从中发现以倒宝塔配风的运行方式之下，NOx的生成量相对来说比较低，虽然能够减少对大气造成的污染，但是，在运行的过程中各个层的二次风开度却不能过大，应综合考虑NOx、锅炉效率等因素，中间层的二次风开度不能超过70%，对最上层的消旋二次风开度可以根据再热器的温度以及飞灰含碳量的情况进行适当的调整，但是最大也仅能开到35%，而在这种情况下，各层的周界风开度则需要保持15%-20%左右[2]。最下层的二次风开度不能低于70%，过小时，煤粉缺氧燃烧不充分，导致飞灰可燃物高达4%。针对这种运行情况来说，由于二次风的组合方式、飞灰、锅炉汽温以及NOx排放量的影响较大，因此要对其运行进行优化的话，只能根据实际运行过程中煤质的变化情况进行相应的调整，同时要将制粉系统运行方式、负荷、锅炉工况作为主要的依据，并定期对锅炉的低氮燃烧的运行情况进行分析总结，以便从中发现问题、解决问题，更好的对电厂锅炉低氮燃烧进行优化。

2）摆角和燃尽风的优化调整。试验结果表明，当主燃烧器摆角小于30%时，随着燃烧器上倾角度的增加，炉膛两侧烟温与汽温偏差明显增大，因此建议再热汽温能够保证的条件下，进行降低燃烧器摆角;开启SOFA1时再热器两侧汽温偏差增大，因此建议在NOx能够保证的条件下尽量关小SOFA1开度。燃尽风的摆角在进行上下摆动的过程中，会对飞灰值以及锅炉汽温造成一定的影响，虽然影响不是很大，但是要根据摆角的状态来定，一旦摆角向下倾时，那么就会造成NOx的排放量和生成量明显上升[3]。在对电厂锅炉低氮燃烧整个过程进行分析，以及对锅炉运行效率以及NOx排放值的思考，要对摆角的运行进行优化调整，可以通过将摆角进行上倾，通过上倾的方式，可以保证两侧汽温以及炉膛两侧的运行不会出现偏差，有效的提高摆角的运行效率;另外，对于燃尽风来说，对它的改造方案主要是在保证锅炉总风量不变的情况下，根据具体的运行情况，如果负荷提升时，那么要按照调整方法开大燃尽风的挡板，这样可以保证NOx的排放值会下降，而且，在此过程中飞灰值也会下降。通过对燃尽风的优化调整，降低氧量，可以保持在一种缺氧燃烧状态下，这样上部的燃烧就会强化，而火焰也会相应的上移，运行过程中NOx的生成量也明显减少，从而有效的提高电厂锅炉低氮燃烧的运行效率。

3）炉膛氧量的优化调整。炉膛的氧量对锅炉运行NOx的排放量有着直接的影响，炉膛氧量越高，NOx的排放量就越高，两者直接呈正比例关系。为了避免炉膛氧量增加锅炉NOx的排放量，可以对炉膛氧量进行优化调整，如果按照理论上来讲，将炉膛氧量控制的越低，那么锅炉的NOx排放量就越少[4]。但是实践中发现，如果炉膛内氧量过低的话，虽然能够有效的控制NOx的排放量，但是也会造成一些负面影响，例如，飞灰可燃物增高，炉渣内的含碳量过高等现象。根据实验表明，将炉膛氧量控制在2.5%至3.5%之间，不仅可以有效的控制NOx的排放量，而且能够保证电厂锅炉的效率。

4）煤粉细度的优化调整。

分离器挡板关小后，煤粉细度明显降低，将有利于煤粉在炉内的着火与燃尽、NOx排放控制，同时也有利于防止低氧运行时火焰中心过高造成的受热面超温。

3 目前仍存在的问题

1）飞灰可燃物高。最下层的二次风开度低于70%后，NOx浓度明显降低，而煤粉因缺氧燃烧不充分，导致飞灰可燃物突升、炉渣含碳量升高。要综合考虑锅炉效率和NOx排放浓度二者之间的关系，找到最佳平衡点，在保证达标排放的前提下，尽可能提高锅炉效率。目前经常采用的是缩腰型配风方式，上层SOFA燃尽风和底部二次风均开大，中间层二次风门开度较小在50%左右，可兼顾飞灰可燃物和氮氧化物的综合效益，飞灰可燃物可降至1.5%以下。

2）低负荷，再热汽温低不达标。负荷低于180MW以后，再热汽温较额定温度540℃偏低20-30℃，尽管通过提高氧量和改变配风方式后，再热汽温能够达到532℃左右，但SCR入口NOx浓度亦大幅提高。在今后的工作中要加强分析、调整，以期待早日解决解决这一难题。

4 总结

在实际工作中，应综合考虑环保和经济效益，本文主要从运行调整方面对电厂锅炉低氮燃烧的改造进行剖析，制定了合理的低氮燃烧技术措施，保证NOx达标排放。

参考文献

[1]刘伟.低氮燃烧锅炉汽温防超温控制策略研究及应用[J].电站系统工程，2014（03）.

[2]杨伟平，林树彪，常哲，贾亚飞，岑敏.锅炉脱硝系统的运行优化建议[J].电源技术应用，2014（04）.

[3]王俊.无烟煤粉循环流化床预热燃烧和NO_x生成试验研究[D].中国科学院研究生院（工程热物理研究所），2011.

[4]赵刚，应明良，王磊，茅建波，戴宇宁.对冲燃烧锅炉低氮燃烧改造中2种燃烧器的应用分析[J].浙江电力，2014（04）.endprint