鍋爐低氮燃燒系統改造鍋爐運行調整探討

孫緒恩 徐中田 南山集團有限公司

鍋爐在能量轉化過程中，主要以燃煤為主要原料，但是，燃煤燃燒過程中，產生NOx會嚴重污染環境，并對人體健康造成負面作用。借助鍋爐低氮燃燒系統改造，能控制NOx的排放量，達到環保效果。再配合有效的運行調整，進一步優化系統運行，保障系統運行能力，提高NOx控制水平。基于此，本文對鍋爐低氮燃燒系統改造進行分析，研究運行調整，詳細內容如下。

1 電廠鍋爐概況

為探究鍋爐低氮燃燒系統改造及運行調整，文章結合某電廠鍋爐改造案例，展開具體內容具體分析。該電廠為火電廠，機組為4×600MW，配置SG-2028/17.5-M916型鍋爐，該鍋爐是在貧煤鍋爐基礎上設計、制造和運行。鍋爐燃燒選用中速磨冷一次風正壓直吹式制粉系統，直流燃燒器四角布置，切向燃燒方式，并配置6臺ZGM-113N型中速磨煤機，其中1臺備用，其余5臺正常工作。

鍋爐在具體的工作中，燃燒器整體布置基本合理可行，但是，鍋爐燃燒存在明顯的NOx排放量超標的問題，而且控制效果不夠理想。再結合國內的NOx排放情況，國家對NOx排放的重視程度不斷提高。故此，該電廠擬進行鍋爐低氮燃燒系統改造，以應對環保要求，并推動電廠的持續發展。

2 鍋爐低氮燃燒系統改造

結合上述鍋爐燃燒的問題，現結合該電廠的實際情況，分析具體的鍋爐低氮燃燒改造方案，詳細內容如下。

2.1 燃燒器型式選擇

燃燒器是鍋爐低碳燃燒系統的重要組成部分，其中，可供選擇的燃燒器為水平濃度燃燒器與垂直濃度燃燒器2種。水平濃度燃燒器在工作中，可分離水平方向煤粉的濃淡，且具有射流偏向爐膛中心、徑向卷吸能力。而垂直濃淡燃燒器可對垂直方向的煤粉濃淡分離，將燃燒組不知道垂直方向，實現“濃濃-淡淡-濃濃”的布置方式，達到宏觀分離的目的。該電廠在具體改造中，選用WR燃燒器，運用一次風氣流通過燃燒器進口彎頭時的離心力，實現濃淡氣流的分離，再將兩股氣流維持到煤粉噴嘴，設置回流區，實現迅速加熱，可保障文燃能力，抑制NOx的生成。

2.2 高級復合式空氣分級低NOx燃燒技術

可對該項技術進行應用，進一步保障鍋爐的低氮燃燒能力。該電廠在具體的改造中，利用該項技術，保持煤粉管道與制粉管道不便，更換一次、二次風噴嘴，并在燃燒器上增加LOFA、HOFA燃盡風噴嘴。再于主風箱上設置4層WR粉煤噴。此外，通過高級復合式空氣分級低NOx燃燒技術，借助可上下擺動的緊湊燃盡風、高低、位燃盡風，輔助風噴嘴、WR粉煤噴嘴。這種高級復合式空氣分級低NOx燃燒技術，可以有效控制NOx，滿足低氮燃燒系統的需求。該電站，則運用的高級復合空氣分級低NOx燃燒技術，進一步鍋爐進行改造。

2.3 控制NOx的消旋燃盡風與高低位燃盡風

在具體的鍋爐低氮燃燒系統中，用緊湊燃盡風與高低位燃盡風，能實現對空氣系數的多級控制。該電站改造中，配置HOFA、LOFA風箱，且噴嘴可±30°，上下擺動，水平方向能實現±20°擺動。再對爐膛內部進行改造，將內部分成三個區域，其中一個區域為NOx還原區域，用于控制排放NOx量。

2.4 新增鍋爐燃燒器貼壁風系統

于一次風、煤粉風室出口端，布置向火側與背火側貼壁風噴口，促使貼壁風系統的有效運行。風量的設計中，最大風量為總風量的3%。且在實際的工作中，需要保障新貼壁風系統能夠與其他改造相配合，積極推動改造效果，遏制NOx排放量。

3 鍋爐低氮燃燒系統的運行調整

結合上述基本改造方案，對具體系統的運行調整方法進行優化，滿足實際使用需求，保障低氮燃燒系統的性能，詳細的運行調整措施如下。

（1）結合燃煤種類與負荷情況進行配風。其中，煙煤可進行中等風，褐煤則配置少風，無煙煤則多風。具體配風中，下風門開30～50%，中風門應≥10%，上層應50～70%。

（2）分層配煤。配煤過程中，應根據具體燃煤的種類，實現配置。按照上中下的方式，對貧煤、褐煤和煙煤進行分層配置。此外，需要注意對煤粉細度進行控制，應盡可能的控制煤粉細度，并得到最終的經濟細度，降低NOx生成量。

（3）氧量的控制。這部分的運行調整則根據具體工況控制，其中，褐煤的氧量為2%，煙煤為2.5～3%，無煙煤則控制在3.5～4%。

（4）熱工自動化優化。結合煤量控制曲線，展開調整和優化，其中減水溫自動控制系統的優化中，可通過增加一次調頻鍋爐主控前饋的方式，進一步強化鍋爐的負荷響應能力。再對其他系統進行優化調整，確保鍋爐可靠運行。

（5）綜合性能的持續調整。具體的調整內容包括燃料變化，這部分可借助配煤與調整結合的方式。如：調整低氮燃燒+SCR組合，這樣可以控制NOx排放，降低排放量，滿足相關標準需求。再結合氣候與負荷情況，對于低溫低和負荷低的情況，可對SCR的負擔進行調整，使之縮小，從而實現綜合性能的調整。

結束語：本文結合實際情況對鍋爐低氮燃燒系統改造鍋爐運行調整進行研究，具體的研究中，以某一火電廠鍋爐為例，先分析該電廠的鍋爐燃燒情況，確認該電廠需要實施有效的鍋爐低氮燃燒系統改造。之后，通過多種改造技術的結合，確認具體的改造方案，包括燃燒器、高級復合式空氣分級低NOx燃燒技術、燃盡風等的改造，滿足實際NOx控制需求。最后，對低氮燃燒系統的運行調整進行分析，從多個角度合理調整系統運行，保障系統的可靠性。實現鍋爐的改造，降低鍋爐工作對環境的影響，推動電廠的發展。