低氮燃烧技术在锅炉燃烧中的应用研究

刘长丽 马传江

（山东南山铝业股份有限公司，山东 龙口 265713）

1 低氮燃烧的技术

1.1 炉内脱氮

炉内脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中NOx的生成，又称低NOx燃烧技术。

1.2 尾部脱氮

尾部脱氮又称烟气净化技术，即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附，从而降低NOx排放。烟气脱氮的处理方法可分为：催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将NOx还原为无害的N2。液体吸收法是用水或者其他溶液吸收烟气中的NOx。吸附法是用吸附剂对烟气中的NOx进行吸附，然后在一定条件下使被吸附的NOx脱附回收，同时吸附剂再生。

1.3 分级燃烧

分级燃烧抑制NOx 的生成可采取的措施有：1）降低锅炉峰值温度，将燃烧区的煤粉量降低；2）降低氧浓度（即降低过量空气系数），将部分二次风管堵住；3）由于要保证锅炉的出力，可将部分煤粉和空气从锅炉上部投入，这样就控制了燃烧火焰中心区域助燃空气的数量，缩短燃烧产物在高温火焰区的停留时间，避免了高温和高氧浓度的同时存在；4）在炉膛中设立再燃区，利用在主燃区中燃烧生成的烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm等，将NO的还原成N2。具体做法是，将80%～85%的燃料送入主燃区，燃料在主燃区燃烧生成NOx，15% ～20%的燃料送入再燃区，再燃区过量空气系数小于1.0（α＜1.0），具有很强的还原性气氛，在主燃区生成的NOx被还原；再燃区不仅能够还原已经生成的NOx，而且还抑制了新的NOx生成；在燃尽区供给一定量的空气（称为燃尽风），保证从再燃区出来的未完全燃烧产物燃尽。

2 低氮燃烧技术的选择应用

结合上述低氮燃烧技术，结合我电厂的实际情况，分析具体的锅炉低氮燃烧应用方案，我们选择尾部脱氮，加以高级复合式空气分级低NOx燃烧技术，并有分离燃尽风SOAF、锅炉贴壁风加以辅助。

2.1 选择尾部脱氮

尾部脱氮我们选择催化还原法，该法是在催化剂作用下，利用还原剂将NOx还原为无害的N2。这种方法虽然投资和运转费用高，且需消耗氨和燃料，但于对NOx效率很高，设备紧凑，催化还原法可分为选择性非催化还原法和选择性催化还原法相比，我们进一步选择是选择性催化还原法，该法设备简单、运转资金少，效率高。

2.2 高级复合式空气分级低NOx燃烧技术

可对该项技术进行应用，进一步保障锅炉的低氮燃烧能力。我们电厂利用该项技术，保持煤粉管道与制粉管道不变，更换一次、二次风喷嘴，并在燃烧器上增加LOFA、HOFA燃尽风喷嘴。再于主风箱上设置4层WR粉煤喷。此外，通过高级复合式空气分级低NOx燃烧技术，借助可上下摆动的紧凑燃尽风、高低、位燃尽风，辅助风喷嘴、WR粉煤喷嘴。这种高级复合式空气分级低NOx燃烧技术，可以有效控制NOx，满足低氮燃烧系统的需求。

2.3 分离燃尽风SOAF风加以辅助

分离燃尽风SOAF还具有较好的降低炉膛出口烟温偏差特性，采用空间空气的分级燃烧技术不仅是降低NOx排放、提高煤粉燃尽率的重要手段，同时采用对SOFA的水平摆动调整，更有助于降低炉膛出口两侧烟温偏差而导致的过热器及再热器壁温偏差的作用，该燃烧技术不仅实现锅炉的超低NOx排放，同时实现了锅炉高效稳燃、防结渣、防高温腐蚀，扩大了锅炉的煤种适应性等功能，

2.4 锅炉燃烧器贴壁风在低氮燃烧中的促进作用

于一次风、煤粉风室出口端，布置向火侧与背火侧贴壁风喷口，促使贴壁风系统的有效运行。风量的设计中，最大风量为总风量的3%。且在实际的工作中确实遏制了NOx排放量。

3 锅炉低氮燃烧系统的运行调整

结合上述低氮技术应用方案，我们对锅炉的运行调整做以下优化，保障低氮燃烧技术充分发挥。1）结合燃煤种类与负荷情况进行配风。其中，烟煤可进行中等风，褐煤则配置少风，无烟煤则多风。具体配风中，下风门开30～50%，中风门应≥10%，上层应50～70%。2）分层配煤。配煤过程中，应根据具体燃煤的种类，实现配置。按照上中下的方式，对贫煤、褐煤和烟煤进行分层配置。此外，需要注意对煤粉细度进行控制，应尽可能的控制煤粉细度，并得到最终的经济细度，降低NOx生成量。3）氧量的控制。这部分的运行调整则根据具体工况控制，其中，褐煤的氧量为2%，烟煤为2.5～3%，无烟煤则控制在3.5～4%。4）综合性能的持续调整。具体的调整内容包括燃料变化，这部分可借助配煤与调整结合的方式。

4 结语

结合我厂实际情况对锅炉低氮燃烧技术应用进行研究，并在应用中加入运行调整。具体的研究中，以我厂锅炉为对象，先分析低氮技术，再根据我电厂实际情况选择合适的低氮燃烧技术方案。