600MW四角切圓鍋爐低氮燃燒技術應用

毛岳峰

摘 要：在600MW機組四角切圓鍋爐運行過程中，為了降低能耗，需要對鍋爐進行低氮燃燒改造。因此，本文主要利用空氣分級燃燒技術對某600MW四角切圓鍋爐低氮燃燒技術進行了改造，然后對比了前后NOx的濃度。經過試驗對比，經過改造以后的鍋爐NOx的濃度出現了明顯的下降。在機組實際運行過程中，SOFA風量、輔助風風門開度、二次風箱等會對600MW四角切圓鍋爐低氮燃燒產生非常明顯的影響。

關鍵詞：600MW四角切圓鍋爐；低氮燃燒技術；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.005

隨著社會經濟的發展，火電廠生產污染問題受到了人們的普遍關注。近些年來，我國對污染物防治工作日益重視，不斷提升污染物排放標準，要求火電廠要普遍采用脫硫、脫銷和低氮燃燒技術。但是從目前來看，我國四角切圓鍋爐低氮燃燒技術水平低下，受到生產設備的影響，增加了實際改造的難度和成本，很難滿足實際生產的基本要求。因此，本文主要針對600MW四角切圓鍋爐低氮燃燒技術應用進行分析與論述。

1 當前低氮燃燒改造分析

某火電廠在投入600MW四角切圓鍋爐以來，NOx排放濃度偏高，大約為600～650mg/m3。為了滿足社會經濟發展的要求，管理人員決定在保證鍋爐安全和不斷降低成本的前提下，對鍋爐的燃燒器進行全面改造，實現以下目標：第一，鍋爐原有的生產參數要達到標準的試驗值。第二，過熱器減溫水量不能超過標準的150%。第三，在600MW負荷的條件下，出口氧體積分數確定的前提下，NOx排放質量濃度要≤400mg/m3，產生的飛灰碳量不能超過3%。第四，要保持原有燃煤的適應性。根據實際生產的經驗，切向燃燒機組采用燃盡風具有明顯的低氮效果。隨著分級燃燒技術水平不斷提升，操作人員可以在爐膛四周布置燃盡風，保證不同部分的獨立，在每個區域內過量空氣系數由于總燃盡風風量等控制，可以實現與煙氣的混合，降低污染物質的排放。

經過鍋爐改造以后，可以水平、上下擺動的高位燃盡風，在上層燃燒器一次風噴嘴的4角增設4層高位燃盡風噴嘴，共計16個。高位燃盡風燃燒器的高度大約2.6米，在每個噴嘴上都設置有擺動連桿，操作人員通過手動搖臂裝置可以進行上下擺動和水平擺動。在鍋爐運行過程中，利用噴嘴的擺動，可以調節內部的再熱氣溫，有效降低飛灰含碳量，進一步提升燃燒率。在每個相鄰2層煤粉噴嘴之間布置輔助風噴嘴，可以修改原有噴嘴的流通面積。

2 改造前后比較分析

根據鍋爐改造后的數據，負荷大于350MW的鍋爐Box排放質量濃度低于350mg/m3。機組負荷在低于350MW時，鍋爐350MW的濃度會超過400mg/m3。主要由于在機組負荷比較低的情況下，為了保證二次封箱與爐膛差壓值不會太低，需要減少高位燃盡風。在二次封箱與爐膛差壓值比較低的情況下，噴嘴風速就會不斷降低，剛性降低，不能保證高位燃盡風穿透整個爐膛。在機組負荷為450MW時，經過改造以后的鍋爐NOx呈現出了大幅下降的趨勢，下降幅度大約為290mg/m3。主要因磨煤機改造以后，由原來的5臺減少為4臺，降低了一次風率，增加了二次風率，降低了實際產生的能耗。并且在實際運行過程中，采用了高位燃盡風分級送風技術。

在機組為600MW負荷的前提下，鍋爐NOx排放濃度的大約為310mg/m3，在同等磨煤機運行情況下，經過改造后的濃度下降了194mg/m3。

3 改造后運行調整分析

第一，高位燃盡風風門開度分析。根據當氧化物形成原理，還原性氣氛的強烈高低和范圍對NOx排放濃度產生非常明顯的影響。因此，高位燃盡風風量越大，在燃燒區域內部還原性就會越強，相應的排放濃度就會越低。通過開大高位燃盡風風門，就會增加燃盡風的風量，能夠明顯的降低NOx排放濃度。在增加水平反切風門的開度，就會增加反切風量，就會降低爐膛口旋轉的殘余風量，有效減少低溫過熱器進口兩側煙溫溫差。在高位燃盡風風門不斷擴大的前提下，就會降低主燃燒器區域的過量空氣系數，推遲煤粉燃燒時間，導致爐膛火焰上升，增加過熱器減溫水流。根據試驗對比的結果，隨著高位燃盡風的增加，主燃燒器中的空氣量就會減少，加劇這一區域內的缺氧程度，增加煤粉的不完全燃燒率。但是爐膛上部補充的高位燃盡風氣不能彌補由于缺氧導致的燃燒損失，主要由于高位燃盡風風量增加導致飛灰含碳量上升導致的。

第二，輔助風門開度分析。隨著輔助風門不斷開大，降低了內部爐膛的差異，降低了高位燃盡風量，增加NOx排放濃度。在機組負荷400MW和4臺磨煤機運行過程中，需要燃燒器擺角水平，在高位燃盡風量開2層的情況下，輔助風門開度開大到50%，鍋爐中NOx排放濃度增加了60mg/m3左右。

在機組負荷為580MW和4臺磨煤機正常運行的情況下，輔助風風門開度不斷減小的前提下，二次封箱與爐膛差壓提升，高位燃盡風風量就會不斷增加，有利于降低NOx排放濃度。二次風箱與爐膛內的壓差就會提高到0.86kPa。鍋爐的NOx排放質量濃度下降量為30mg/m3。在這種情況下，過熱器減溫水量就會不斷增加，從87t/h增加到94t/h。

第四，燃燒器擺角。操作人員在上擺燃燒器擺角以后，爐膛內部火焰就會上移，就會增加爐的NOx排放質量濃度。在機組負荷為600MW的情況下，燃燒器擺角會對低溫過熱器的煙溫偏差產生一定的影響。在燃燒器擺角進行水平上擺時，就會增加低溫過熱器的進口煙溫。在第4層高位燃盡風風門開度為50%時，低溫過熱器進口的眼溫差從擺角為水平0°時的147.8℃增大到擺角為3°時的167℃，由此可知，具有明顯的差距。根據實際運行的情況，燃燒器擺角對過熱器減溫水流胡產生影響，在燃燒器擺角上擺過程中，過熱器減溫水流就會相應的增加，呈現出逐漸上升的趨勢。

綜上所述，經過低NOx燃燒改造后，高位燃盡風的風量會對NOx排放量產生十分明顯的影響。隨著高位燃盡風的風量的不斷增加，就會減少NOx排放量，減少低溫過熱器兩側的煙溫溫差，而過熱器減溫水水量就會增加。二次風箱和爐膛內部差壓對NOx排放量也會產生非常明顯的影響，在降低風機組負荷以后，通過控制二次風箱和爐膛內部差壓也可以減少NOx排放量，實現節能降耗的目標。

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