锅炉燃烧调试研究

闫海斌

摘 要： 近年来我国环保排放标准逐渐趋严，在燃煤电厂排放的大气污染物中，氮氧化物（NOx）因为对生态环境会造成严重破坏，所以成为火电厂重点控制排放指标之一。因此，通过对锅炉燃烧调整来减少燃煤电厂NOx的排放污染物刻不容缓。

关键词： 特点;调试;研究

【中图分类号】TK6     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）23-0167-01

1 国内外燃烧器特点

国内几家燃烧器厂家燃烧器低氮原理基本相同，煤粉浓淡分离，或外浓内淡或外淡内浓，空气分级燃烧，较大的燃尽风率，来降低NOX。燃烧器结构也大同小异，均有中心风，一次风管内设计安装有煤粉浓缩作用的台阶或浓缩环等，二次风分外二次风和内二次风，部分厂家有内直流风;外二次风旋流强度均可调节，内二次风旋流强度部分厂家可调节，外二次风和内二次风的风量部分厂家可单独调节。新版《火电厂大气污染物排放标准》以来，低氮燃烧器厂家经过近几年的摸索，以及国内火电机组的大量改造，国内低氮燃烧器改造厂家的燃烧器低氮效果已经相对成熟，通过燃烧器改造后机组NOX排放均能达到很好的效果。但低氮燃烧器改造后带来的负面效果在机组大量改造后也日益明显和突出。主要集中以下几个方面：

（1）锅炉效率下降。改造后由于极度空气分级燃烧器，大量燃尽风的使用，造成燃烧器区域缺氧，燃料燃烧不充分，飞灰含碳量上升;火焰中心上移，造成排烟温度上升;锅炉效率下降。

（2）锅炉受热面超温。主燃烧区域未燃烬燃料，为保证燃料燃烬使用大量燃尽风，导致火焰中心上移，带来了锅炉受热面超温问题。

（3）高温腐蚀。随着煤价高企，火力发电厂经营形势严峻，为控制成本大量掺烧低价位的高硫分煤种;低氮改造后，大量燃尽风的使用造成主燃烧区域缺氧，使水冷壁附近烟气处于还原性气氛，由于缺氧，硫的完全燃烧和SO2的形成困难，生成H2S可与受热面金属直接反应，因H2S是还原性介质，比氧化性气氛更具有腐蚀性，H2S浓度越高腐蚀速度越快，同时还原性气氛导致灰熔点温度的下降和灰沉积过程加快，从而更加会导致水冷壁的结焦和腐蚀;锅炉低氮燃烧器改造后，国内大部分电站锅炉水冷壁出现了不同程度的高温腐蚀，水冷壁管壁厚减薄，强度降低，影响锅炉安全运行。

2 NOx的生成机制

煤粉在燃烧过程中会生成三种类型的NOx：一是热力型NOx，热力型NOx是空气中的氮气与氧气在高温下反应生成的。温度对热力型NOx的生成具有决定性作用。随着温度的升高，并且达到1 500℃以上时，热力型的NOx生成速度迅速增大，热力型NOx占到总生成量的25%～35%。二是燃料型NOx，燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中发生热分解，并进一步氧化而生成的。当燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600～800℃时，就会产生燃料型NOx，而且燃料型NOx生成不仅与火焰附近氧浓度有关，还与燃烧温度相关。一般燃料型NOx占到总生成量的75%～90%。三是快速型NOx，快速型NOx是燃料在燃烧时，空气中的氮和燃料中的碳氢离子团（如HC）反应生成，其转化率取决于空气过剩条件和温度水平。与热力型和燃料型NOx的生成量相比，快速型NOx的生成量要少很多。

3 影响NOx生成的因素及分析

3.1 磨煤機运行方式的影响

改变磨煤机运行方式与氮氧化物之间的运行曲线下页图2所示，发现NOx生成量与磨煤机运行方式的改变有很大的关系，通过脱硝入口NOx曲线来看，当ABDEF（AD为下层磨，BE为中层磨，CF为上层磨）磨煤机运行时，脱硝入口NOx浓度较低，在进行CE磨切换时，脱硝入口NOx大幅上升后并保持。这是因为，在启动C磨煤机（上层磨）时，由于大量的一次风进入炉膛，造成锅炉氧量在短时间内快速增加，脱硝入口NOx浓度也大幅度上升。在停运中层E磨时，脱硝入口NOx还是维持在较高的水平，通过分析，上层磨运行时，一方面是由于煤粉着火位置更接近火焰中心，炉内局部热负荷较高，产生的NOx必然会升高，另一方面是燃尽风与主燃烧器还原区高度降低，对于NOx还原所需的空间不够，没有实现较好的NOx还原作用。因此，在磨煤机运行方式上，要合理安排磨煤机组合方式，应尽量避免停运中、下层磨煤机。

3.2 燃煤煤质影响

在燃用高灰分煤种时，脱硝入口NOx浓度会大幅升高。通过分析发现在锅炉燃用高灰分煤种时，磨煤机难磨系数增大，如果在保证煤粉细度不变的情况下，磨煤机运行电流会大幅升高，石子煤排放量也会持续增多，在运行中防止磨煤机堵磨事件发生，通常要开大磨煤机热风调节门来增大磨煤机的通风量。由于磨煤机热风调节门逐渐开大，磨煤机出口温度也会逐渐上升，磨煤机冷风调节门在投自动的情况下，逐渐开大参与调节，来控制磨煤机出口温度，由于磨煤机冷风门的开启，磨煤机通风量增加，所以进入锅炉锅炉总风量会增加，这样必然会导致脱硝入口NOx大幅度上升。所以在运行中最好避免燃用高灰份煤种，如果无法避免，切不可六台磨煤机全部燃用高灰份煤种，应合理地进行各台磨煤机配煤掺烧，一是可以有效地降低脱销入口NOx的生成，二是可以有效地降低磨煤机磨辊及磨盘的磨损量，延长磨煤机运行小时数。

4 结语

通过分析，得出结论：一是采用倒宝塔配风方式，可以降低锅炉脱硝入口的NOx排放量，但是采用这种配风方式，主燃烧区氧量大幅降低，长期缺氧运行，会导致锅炉结焦严重，而采用缩腰配风方式，调整合适的氧量，可以使锅炉脱销入口的NOx排放量比较低。氧量调整的要求，以控制CO生成量在规定范围内即可。二是加强入炉煤管理，燃煤的灰分和挥发分变化对锅炉脱销入口的NOx排放量影响也比较大，在运行中应加强配煤掺烧，可以有效的降低锅炉脱销入口的NOx排放量。三是合理地布置磨煤机运行方式，尽可能的减少上层CF磨同时运行，对降低锅炉脱硝入口NOx排放量非常有效。四是采用烟气再循环，在锅炉空预器前抽取一部分低温烟气直接送入炉内，或与一次风或二次风混合后送入炉内，这样不但可以降低燃烧温度，而且也降低了氧气浓度，进而降低了锅炉脱销入口NOx的排放浓度。

参考文献

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