雙尺度低NOX燃燒技術在國電宣威公司的應用研究

摘 要：針對國電宣威發電有限責任公司原有的鍋爐氮氧化物排放濃度較高的問題，采用“雙尺度”低氮燃燒技術，對燃燒器進行改造。改造后鍋爐氮氧化物排放濃度大大降低。

關鍵詞：燃煤鍋爐；低NOX排放；雙尺度低NOX燃燒技術；燃燒調整

前言

近年來，由化石燃料的燃燒排放出來的氮氧化物已成為環境污染的一個重要方面。氮氧化物是一種危害較大，處理較難的大氣污染物[1]。研究表明，在城市地區，環境空氣中NO2的體積分數達到（10～100）×10-6就會危害人體。它不僅參與形成光化學煙霧，刺激人的呼吸系統，損害動植物。同時也是引起溫室效應、酸雨和光化學反應的主要物質之一。我國是燃煤大國，開展對降低NOX排放的治理具有十分重要的意義[2]。

1 機組簡介

宣威公司#11鍋爐由武鍋制造，型號為WGZ1025/18.24-4型亞臨界自然循環汽包爐，單爐膛，一次再熱，平衡通風，半漏天島式布置，固態排渣煤粉鍋爐。鍋爐以最大連續負荷（B-MCR）工況為設計參數，最大連續蒸發量1025t/h。鍋爐為單爐膛四角布置的擺動式直流燃燒器切圓燃燒方式， 采用5臺中速碗式磨煤機，五層一次風噴嘴布置，其中設計四層運行帶B-MCR，并布置三層點火油槍，最下一層設有等離子點火系統，采用二級點火。采用四角切向布置的全擺動燃燒器，燃燒器能長期運行，擺動裝置靈活可靠。

2 改造方案及技術特點

2.1 燃燒器改造總體方案

改造方案采用煙臺龍源研發的雙尺度燃燒技術及雙尺度分區優化調試方法組合技術，在原燃燒器基礎上，進行低NOx燃燒器改造。主燃燒器區域燃燒器一二次風標高不變，風量重新合理分配，并調整主燃燒器區一二次風噴口面積，更換一二次風噴口及一次風噴嘴體、一次風入口彎頭等部件，部分二次風噴口增設貼壁風組件，將部分二次風射流方向逆向與一次風射流方向偏置一較小角度（8度角）；點火裝置標高位置不變；在原主燃燒器上方約6米處布置4層分離SOFA噴口，分配足量的SOFA燃盡風量，SOFA噴口可同時做上下左右擺動。

2.2 降低NOX排放量改造措施

2.2.1 縱向三區分布

燃燒器改造后沿高度方向從下至上形成三大區域，分別為氧化還原區（總風量的70-80%）、主還原區、燃盡區。氧化區有助于煤粉初期燃燒，爐溫升高，促進煤粉著火、燃燒及燃盡。由于有較大燃盡風量的存在，主燃燒器區內也會存在氧化還原交替存區，通過控制高度方向的配風，可形成局部還原區，可以初步還原產生的NOX，使NOx在初始燃燒時就得到抑制，在主還原區內已生成的NOX還可得到更充分還原，燃盡區內將作為燃盡風的二次風及時補充進來，促進焦碳最后燃盡。通過縱向三區布置，形成縱向空氣分級，NOX將得到極大抑制，飛灰可燃物也會得到控制。

2.2.2 橫向雙區布置

改造后燃燒器保留一次風射流方向不變，二次風逆時針與一次風偏置布置，一二次射流偏角調小，只有8度角，兩層一次風之間還會布置公司特有的貼壁風噴口，形成橫向空氣分級。

2.2.3 節點功能區的建立

3 改造后的性能試驗分析

3.1 過量空氣系數對NOX排放量的影響

3.3 二次風配風對NOX排放量的影響

試驗結果表明，調整緊湊型燃盡風EE與EF的組合，對控制飛灰含碳量有明顯的作用，即對鍋爐經濟性的影響程度大。NOX變化也較為明顯。

3.3 主燃燒器擺角試驗

試驗結果表明，隨著主燃燒器逐步上傾，NOX呈上升趨勢，主燃燒器擺角在20%-30%開度區間NOX變化趨勢相對較大；過熱蒸汽側減溫水量呈上升趨勢。

4 實驗結論

4.1 鍋爐燃用現有煤種，在210-300MW負荷間，在保證鍋爐效率的前提下，NOX排放量基本可以穩定控制在300 mg/Nm3以下，CO排放濃度50？滋L/L以下，鍋爐效率可以保證在92～92.9%范圍之內，通過不同負荷階段的不同配風方式，能夠保證飛灰含碳量在1%以內。

4.2 主燃燒器擺角試驗在240MW負荷下進行，主再熱汽溫及減溫水流量隨著主燃燒器擺角角度增加而增大，說明主燃燒器擺角對汽溫影響較大，調節特性明顯；同時隨著擺角向下，還原區距離增加，也有降低NOX的作用。

4.3 低負荷，主再熱汽溫低情況下，盡量采用主燃燒器擺角主調、SOFA燃燒器擺角配合的調節方式；高負荷煤質較好情況下，容易發生汽溫偏低狀況，在采用主擺與SOFA擺角配合前提下，改變二次風配風，適當抬高火焰中心，具有較好效果。

參考文獻

[1]黃詩堅.NOx的危害及其排放控制[J].電力環境保護，2004，20（1），24-25.

[2]劉永江，高正平，韓義，于英利，蔡斌.燃煤機組低NOx燃燒技術現狀與發展前景[J].內蒙古電力技術，2011，29（5），94-100.