電廠鍋爐低氮燃燒改造及運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整探析

高勇

摘 要 通過電廠鍋爐進(jìn)行低氮燃燒改造，從配風(fēng)、氧量控制、燃燒器擺角等方面進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整，以降低NOx排放量。

關(guān)鍵詞 鍋爐;低氮燃燒;改造;運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0149-01

NOx是電廠鍋爐燃燒排放的大氣污染物之一，危害生態(tài)環(huán)境，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的逐步提高，對(duì)電廠鍋爐低氮燃燒改造以及運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整勢(shì)在必行。即使是改造后的鍋爐，爐膛出口NOx排放量仍然較高，降低了鍋爐效率，勢(shì)必增加SCR脫銷成本。本文結(jié)合某電廠330MW機(jī)組四角切圓燃燒煤粉鍋爐低氮燃燒改造和運(yùn)行調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，就如何優(yōu)化調(diào)整，降低NOx排放量方面進(jìn)行分析，以控制NOx達(dá)標(biāo)排放。

1 電廠鍋爐低氮燃燒改造方案

改造技術(shù)特點(diǎn)主要按照立體分級(jí)低氮燃燒的方式，以及垂直煤粉超濃縮分離技術(shù)原理對(duì)電廠鍋爐低氮燃燒進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)于四角切圓燃燒煤粉爐，可以不用對(duì)原有燃燒器的狀態(tài)布置形式改進(jìn)，只需要更換為低氮燃燒器即可，將煤粉噴嘴改造成垂直濃淡分離、上下擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，以提高燃盡風(fēng)率，提高鍋爐低氮燃燒的效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)降低NOx排放和生成的目的[1]。在改造過程中，為了更好的削弱爐膛出口的煙氣旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，可以在主燃燒器上方適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)四層SOFA燃盡風(fēng)噴口，可實(shí)現(xiàn)燃燒器上下水平擺動(dòng)。這樣風(fēng)室在運(yùn)行的過程中，由于被設(shè)計(jì)成反切的狀態(tài)，能夠形成一個(gè)反向動(dòng)量矩，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒器旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩平衡的作用，達(dá)到減少爐膛出口排放煙氣的溫度差，有效的控制NOx的排放量，提高鍋爐效率。通過對(duì)電廠鍋爐低氮燃燒改造方案實(shí)施之后，SCR入口NOx濃度由550-650 mg/Nm3降至320-480 mg/Nm3，提高了鍋爐效率。

2 電廠鍋爐低氮燃燒運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整

在保證鍋爐運(yùn)行安全性的條件下，以降低SCR入口NOx、提高鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、減小兩側(cè)煙溫與汽溫偏差為目的，通過運(yùn)行氧量、燃盡風(fēng)門、二次風(fēng)門、周界風(fēng)門、煤粉細(xì)度、燃燒器擺角等參數(shù)調(diào)整，對(duì)鍋爐進(jìn)行了綜合優(yōu)化調(diào)整。

1）一次風(fēng)、二次風(fēng)、周界風(fēng)的調(diào)整。可以通過調(diào)節(jié)二次風(fēng)門開度，保持主燃燒區(qū)域的低氧燃燒。燃盡風(fēng)量越大，氧量越低，NOx濃度就越低。通過對(duì)機(jī)組300MW、240MW、210MW、180MW多個(gè)運(yùn)行工況的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，從縮腰、正寶塔、倒寶塔、均等配風(fēng)等配風(fēng)方式的改變，從中發(fā)現(xiàn)以倒寶塔配風(fēng)的運(yùn)行方式之下，NOx的生成量相對(duì)來說比較低，雖然能夠減少對(duì)大氣造成的污染，但是，在運(yùn)行的過程中各個(gè)層的二次風(fēng)開度卻不能過大，應(yīng)綜合考慮NOx、鍋爐效率等因素，中間層的二次風(fēng)開度不能超過70%，對(duì)最上層的消旋二次風(fēng)開度可以根據(jù)再熱器的溫度以及飛灰含碳量的情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但是最大也僅能開到35%，而在這種情況下，各層的周界風(fēng)開度則需要保持15%-20%左右[2]。最下層的二次風(fēng)開度不能低于70%，過小時(shí)，煤粉缺氧燃燒不充分，導(dǎo)致飛灰可燃物高達(dá)4%。針對(duì)這種運(yùn)行情況來說，由于二次風(fēng)的組合方式、飛灰、鍋爐汽溫以及NOx排放量的影響較大，因此要對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化的話，只能根據(jù)實(shí)際運(yùn)行過程中煤質(zhì)的變化情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)要將制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式、負(fù)荷、鍋爐工況作為主要的依據(jù)，并定期對(duì)鍋爐的低氮燃燒的運(yùn)行情況進(jìn)行分析總結(jié)，以便從中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，更好的對(duì)電廠鍋爐低氮燃燒進(jìn)行優(yōu)化。

2）擺角和燃盡風(fēng)的優(yōu)化調(diào)整。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)主燃燒器擺角小于30%時(shí)，隨著燃燒器上傾角度的增加，爐膛兩側(cè)煙溫與汽溫偏差明顯增大，因此建議再熱汽溫能夠保證的條件下，進(jìn)行降低燃燒器擺角;開啟SOFA1時(shí)再熱器兩側(cè)汽溫偏差增大，因此建議在NOx能夠保證的條件下盡量關(guān)小SOFA1開度。燃盡風(fēng)的擺角在進(jìn)行上下擺動(dòng)的過程中，會(huì)對(duì)飛灰值以及鍋爐汽溫造成一定的影響，雖然影響不是很大，但是要根據(jù)擺角的狀態(tài)來定，一旦擺角向下傾時(shí)，那么就會(huì)造成NOx的排放量和生成量明顯上升[3]。在對(duì)電廠鍋爐低氮燃燒整個(gè)過程進(jìn)行分析，以及對(duì)鍋爐運(yùn)行效率以及NOx排放值的思考，要對(duì)擺角的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，可以通過將擺角進(jìn)行上傾，通過上傾的方式，可以保證兩側(cè)汽溫以及爐膛兩側(cè)的運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)偏差，有效的提高擺角的運(yùn)行效率;另外，對(duì)于燃盡風(fēng)來說，對(duì)它的改造方案主要是在保證鍋爐總風(fēng)量不變的情況下，根據(jù)具體的運(yùn)行情況，如果負(fù)荷提升時(shí)，那么要按照調(diào)整方法開大燃盡風(fēng)的擋板，這樣可以保證NOx的排放值會(huì)下降，而且，在此過程中飛灰值也會(huì)下降。通過對(duì)燃盡風(fēng)的優(yōu)化調(diào)整，降低氧量，可以保持在一種缺氧燃燒狀態(tài)下，這樣上部的燃燒就會(huì)強(qiáng)化，而火焰也會(huì)相應(yīng)的上移，運(yùn)行過程中NOx的生成量也明顯減少，從而有效的提高電廠鍋爐低氮燃燒的運(yùn)行效率。

3）爐膛氧量的優(yōu)化調(diào)整。爐膛的氧量對(duì)鍋爐運(yùn)行NOx的排放量有著直接的影響，爐膛氧量越高，NOx的排放量就越高，兩者直接呈正比例關(guān)系。為了避免爐膛氧量增加鍋爐NOx的排放量，可以對(duì)爐膛氧量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，如果按照理論上來講，將爐膛氧量控制的越低，那么鍋爐的NOx排放量就越少[4]。但是實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，如果爐膛內(nèi)氧量過低的話，雖然能夠有效的控制NOx的排放量，但是也會(huì)造成一些負(fù)面影響，例如，飛灰可燃物增高，爐渣內(nèi)的含碳量過高等現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，將爐膛氧量控制在2.5%至3.5%之間，不僅可以有效的控制NOx的排放量，而且能夠保證電廠鍋爐的效率。

4）煤粉細(xì)度的優(yōu)化調(diào)整。

分離器擋板關(guān)小后，煤粉細(xì)度明顯降低，將有利于煤粉在爐內(nèi)的著火與燃盡、NOx排放控制，同時(shí)也有利于防止低氧運(yùn)行時(shí)火焰中心過高造成的受熱面超溫。

3 目前仍存在的問題

1）飛灰可燃物高。最下層的二次風(fēng)開度低于70%后，NOx濃度明顯降低，而煤粉因缺氧燃燒不充分，導(dǎo)致飛灰可燃物突升、爐渣含碳量升高。要綜合考慮鍋爐效率和NOx排放濃度二者之間的關(guān)系，找到最佳平衡點(diǎn)，在保證達(dá)標(biāo)排放的前提下，盡可能提高鍋爐效率。目前經(jīng)常采用的是縮腰型配風(fēng)方式，上層SOFA燃盡風(fēng)和底部二次風(fēng)均開大，中間層二次風(fēng)門開度較小在50%左右，可兼顧飛灰可燃物和氮氧化物的綜合效益，飛灰可燃物可降至1.5%以下。

2）低負(fù)荷，再熱汽溫低不達(dá)標(biāo)。負(fù)荷低于180MW以后，再熱汽溫較額定溫度540℃偏低20-30℃，盡管通過提高氧量和改變配風(fēng)方式后，再熱汽溫能夠達(dá)到532℃左右，但SCR入口NOx濃度亦大幅提高。在今后的工作中要加強(qiáng)分析、調(diào)整，以期待早日解決解決這一難題。

4 總結(jié)

在實(shí)際工作中，應(yīng)綜合考慮環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，本文主要從運(yùn)行調(diào)整方面對(duì)電廠鍋爐低氮燃燒的改造進(jìn)行剖析，制定了合理的低氮燃燒技術(shù)措施，保證NOx達(dá)標(biāo)排放。

參考文獻(xiàn)

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[3]王俊.無煙煤粉循環(huán)流化床預(yù)熱燃燒和NO_x生成試驗(yàn)研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所），2011.

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