630 MW火电机组低氮燃烧改造及运行优化策略探析

摘要：随着全球能源需求不断增长和环境污染问题日益严重，低氮燃烧技术作为有效降低氮氧化物排放的方法，在火力发电领域中得到有效应用，不仅可实现对氮氧化物生成的有效抑制，亦可对大气环境影响的降低。如何借助低氮燃烧技术来促进火电机组的节能化、绿色化运行，已然成为火电厂关注重点。从630MW火电机组低氮燃烧改造要点的分析入手，在此基础上阐明运行优化策略的具体实施。

关键词：低氮燃烧火电机组运行优化参数

中图分类号：TM621

AnalysisoftheLow-NitrogenCombustionTransformationandOperationOptimizationStrategyof630MWThermalPowerUnits

ZHANGYang

GuonengTaicangPowerGenerationCo.，Ltd.，Suzhou，JiangsuProvince，215433China

Abstract：Withthegrowingglobalenergydemandandtheincreasinglyseriousenvironmentalpollutionproblem，low-nitrogencombustiontechnologyhasbeeneffectivelyappliedinthefieldofthermalpowergenerationasaneffectivemethodtoreducenitrogenoxideemissions，whichcannotonlyeffectivelyinhibittheformationofnitrogenoxide，butalsoreducetheimpactontheatmosphericenvironment.Howtopromotetheenergy-savingandgreenoperationofthermalpowerunitswiththehelpoflow-nitrogencombustiontechnologyhasbecomethefocusofthermalpowerplants.Thispaperstartswiththeanalysisofthekeypointsofthelow-nitrogencombustiontransformationofthe630MWthermalpowerunit，andthenclarifiesthespecificimplementationofoperationoptimizationstrategies.

KeyWords：Low-nitrogencombustion;Thermalpowerunit;Operationoptimization;Parameter

纵观当前我国火力发电行业的发展，作为主要燃煤发电设施的一种，630MW火电机组运行普遍存在氮氧化物排放量过大的问题，不仅影响周围生态环境的平衡发展，亦对火电领域生态、社会效益的创造产生不利影响。为实现对氮氧化物排放的有效控制，需加大对火电机组低氮燃烧的改造力度，并借助运行优化策略的实施来提升燃烧效率，为火电厂运行成本的优化控制提供助力。

1630MW火电机组低氮燃烧改造要点

1.1燃烧器结构调整

作为630MW机组中的关键组成，燃烧器结构与氮氧排放控制之间存在密切关联。鉴于此，要想进一步提升机组低氮改造效果，需提高对燃烧器结构调整的重视度，具体措施叙述如下。

（1）燃烧器喷嘴优化。依据低氮燃烧要求对燃烧器喷嘴进行优化设计，以促进燃料与空气混合效果的改善。对此，可结合对630MW火电机组特点的分析，借助多级喷嘴，或调整喷嘴的形状和尺寸，以提高燃烧效率和降低氮氧化物的生成。以某机组为例，为进一步提升燃烧效果，选择将分离燃尽风喷嘴设置于原燃烧器上方，在运行期间喷嘴可支持上下、左右摆动。（2）燃烧器燃烧区域调整。即对燃烧器燃烧区域加以调整，实现燃烧过程的优化。如以分层燃烧为基准，将燃料和空气分为多个层次，以提高燃烧效率和降低氮氧化物排放[1]。（3）燃烧器进风口和出口优化。依据实际运行情况，对燃烧器进风口和出口加以改造设计，改善燃烧过程中的流场分布和气流动态特性。如通过增加进风口面积、调整进风角度、设计合理出口扩散器，有效抑制氮氧化物的生成。（4）改造期间适当对底部一次风、端部风切圆进行缩减，但旋转方向仍以逆时针为主；并按照顺时针方向切入其余二次风，以期在运行期间让一次风与二次风生成角度相对偏小的偏置，以实现对横向空气分级的形成。以自上而下为基准，燃烧器依次包括SOFA燃尽风、OFA贴壁风、F层一次风、E层一次风、CD层一次风等。

1.2省煤器出口氧量优化

机组运行期间锅炉热效率受到未燃碳热损失、排烟热损失、CO热损失的直接影响，且未完全燃烧热损失则与锅炉总风量变化存在密切关联。通常情况下，总风量过大极易导致排烟热损失增加，而过小则出现CO热损失增加情况。鉴于此，可对总风量利用省煤器出口氧量值进行表征，通过对出口氧量优化将CO热损失、排烟热损失控制在预期范围内。以630MW负荷为基准，锅炉燃烧过程随着运行氧量的下降呈现出推迟状态，过热器与再热器受到火焰中心向上偏移的影响，其敷设受热面吸热量明显增加。但若保持低氧量运行状态，送引风机处理会随着锅炉总风量的减少而下降，以实现对风机电流的有效控制[2]。鉴于此，可基于对风机能耗、降温水流量等因素的分析，确定运行氧量与机组负荷的最佳关系，具体如表1所示。

1.2.1配风方式优化

运行期间锅炉主气温、CO排放浓度、排烟温度、NOx排放浓度均受到配风方式应用的直接影响。鉴于此，为实现对锅炉NOx排放浓度的优化控制，可结合对机组实际条件、特点的分析，对SOFA1、SOFA2、SOFA GesO4HeSGgX+PIpmn1/gOw==;3下层燃尽风风门进行合理关小，以实现对NOx还原区域的合理扩大，通过充分化学反应来提升NOx的吸收效果。在实际改造优化过程中，对于二次风门在不同负荷下的开度控制，其中BC、DE辅助风开度需控制在90%；FF辅助风开度控制在40%；SOFA1、SOFA2、SOFA3、SOFA4分别控制在30%、40%、50%、100%。

1.2.2SOFA摆角优化

即结合NOx低排放要求的分析，在改造期间涉及对燃尽风喷嘴的优化。同时，喷嘴摆动角度的合理控制，与火焰中心高度控制存在密切关联，可通过对摆角位置的合理确定，进一步提升燃尽区的空气分布效果，以期将NOx含量控制在预期范围内。通过实验得知，以10°为基准来控制SOFA水平摆角右摆，其NOx排放浓度可下降超过28mg/m³，且CO排放浓度可控制在80ul/L范围内[3]。

1.2.3燃烧调控系统改进

630MW火电机组运行期间氮氧化物的排放控制受到燃烧调控系统应用的直接影响。鉴于此，要想降低火电机组运行对周围生态环境的影响，需通过改造调控系统来实现低氮燃烧，具体调整要点叙述如下。

（1）燃烧过程监测与分析。即在机组运行期间，借助调控系统对燃烧过程中关键参数实时监测，具体包括燃烧温度、压力、氧浓度等，以科学、准确地分析燃烧过程的运行状态和特性，并为燃烧调控策略的优化制定提供参考。（2）智能化控制系统应用。火电厂可加大对智能化控制系统的引进力度，实现对燃烧过程的精确和自动化控制。鉴于此，可依据自身条件与能力的分析，借助控制算法和模型预测技术，结合机器学习和人工智能的方法，实现燃烧调控系统的智能化优化和自适应控制。（3）燃烧调控与其他系统集成。即以低氮燃烧为目标，将燃烧调控系统与其他关键系统进行集成，实现燃烧过程的协同控制和优化。如在运行期间保持与燃烧器喷嘴、进风系统、排烟系统等关键部件的协同工作，通过提升提高燃烧效率来实现低氮控制。此外，需在改造期间开展实验验证和数据分析，以评估燃烧调控系统改进的效果，并根据实际情况进行进一步优化和调整[4]。

2630MW火电机组低氮燃烧运行优化策略

2.1排放控制技术应用

要想进一步提升630MW火电机组的低碳燃烧效果，需以排放控制技术的有效应用为关键。鉴于此，需在机组运行优化过程中，提高对排放控制技术的应用力度，具体包括：（1）返料烟气再循环技术。该技术可将一部分烟气回收并再循环到燃烧器中参与燃烧过程。以降低燃烧温度和氧浓度，减少氮氧化物的生成。需注意的是，返料烟气再循环技术通常需配备再循环系统和控制装置。（2）氮氧化物减排装置的应用。即根据机组运行情况合理配备氮氧化物减排装置，可在燃烧过程中捕捉和转化氮氧化物。在实际运行过程中，可视情况选用SCR装置、SNCR装置，并通过对催化剂和再循环系统的配备，以获取更为理想的氮氧化物减排效果。（3）运行和维护管理。要求人员在机组运行期间加大对维护管理的实施力度，以确保排放控制符合预期要求，如定期开展设备检查和维护，及时进行故障诊断和修复，以促进氮氧化物减排效果持续优化

2.2氮氧化物排放监测

为避免氮氧化物排放过多影响到周围生态环境发展，并对人体健康造成威胁，火电厂需重视对氮氧化物排放的全面监测。基于此，需依据对630MW火电机组特点的分析，结合以下几点来实现有效监测。

一是排放监测设备安装。在明确机组运行现状的前提下，在燃烧系统中安装氮氧化物排放监测设备，如氮氧化物分析仪和连续排放监测系统，以实时监测和记录燃烧过程中氮氧化物的浓度和排放量。二是排放监测参数的选择。基于对燃烧过程中氮氧化物特性和排放要求的分析，选择合适的监测参数，如通过氧化物总量、分子式、浓度、排放速率等的监测，了解氮氧化物的生成和排放情况[5-6]。三是排放监测数据分析与报告。即在运行期间重视对氮氧化物排放监测数据的分析，评估低氮燃烧效果的达成。根据监测数据的变化趋势和统计信息，判断燃烧过程中氮氧化物的生成和排放情况。同时，需按照相关要求，规范编制排放监测报告，记录和汇总监测结果，以便后续的评估和改进。

3运行效果分析

3.1低氮燃烧改造后的排放数据分析

低氮燃烧改造是火电厂实现氮氧化物排放控制的有效举措，通过对某火电厂进行低氮燃烧改造，对低氮燃烧效果进行评估，具体的数据分析表现在以下几方面。

（1）改造后锅炉NOx排放浓度呈明显下降态势，其降幅控制在40%左右，其最高排放浓度不超过50mg/m³。

（2）改造后CO浓度降低至58UL/L，且再热器减温水用量降低约10t/h，锅炉热效率修正后提升至93.67%，风机电流合计降低约40A，进一步凸显出低氮燃烧改造的有效性。

（3）以典型工况为前提，锅炉排烟温度实测约为138.6℃，修正后控制在132.5℃左右。

依据对排放数据分析，改造后该火电厂排放数据显示明显下降，达到了预期的减排目标。且低氮燃烧改造方案在降低氮氧化物排放方面取得显著的成果，有效提升燃烧系统的环保性能。

3.2经济性分析

该火电厂通过实施一系列改造与优化策略，包括设备更新、工艺改进和能源管理等。在实现效能和经济性显著提升的同时，将运营成本控制在预期范围内。首先，对改造与优化的成本进行详细分析，该火电厂设备更新的投资成本为500万，每年的运营成本为100万，维护成本为50万。改造与优化策略实施后，火电厂每年的节约成本为200万元人民币。根据成本和效益的分析结果，计算改造与优化策略的投资回收期，其中该火电厂改造与优化的投资回收期约为3年，且改造与优化策略实施后，火电厂的年均投资回报率为约为20%。

4结语

综上所述，630MW火电机组的低氮燃烧改造与优化，可在增大火电厂生态效益创造的同时，为火电厂运行成本与氮氧化物排放量控制提供保障。鉴于此，需在科学制定机组改造方案的基础上，借助科学对策来促进火电机组运行优化，继而为火电厂可持续发展保驾护航。

参考文献

[1]孙波.630MW火电机组低氮燃烧改造及运行优化[J].电工技术，2020（19）：100-102.

[2]王匡，白倩.660MW火电机组低氮燃烧优化及数值模拟研究[J].能源与环保，2021，43（11）：141-146.

[3]杨佰清.300MW火电机组锅炉低氮及脱硝改造后存在的问题分析[J].科学技术创新，2019（14）：195-196.

[4] 蒙涛，康志忠，梁双荣.330MW火电机组锅炉旋流低氮燃烧技术改造及模拟分析[J].洁净煤技术，2021，27（6）：108-114.

[5] 高午印.浅谈火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整[J].电力设备管理，2023（7）：228-230.

[6] 张强，何陆灿，方亚雄.火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整探究[J].中国设备工程，2023（4）：130-132.