淺析電廠低氮燃燒器改進優化探析

王登剛

摘要：在電廠的眾多設備中，低氮燃燒器在工作的過程中能夠產出大量的污染氣體，其中產生最多的污染氣體就是氮氧化物。因此對低氮燃燒器進行改進很有必要。目前，我國大部分電廠使用的低氮燃燒器在工作效率方面有待提高。本文分析了低氮燃燒器的改進對環境保護的重要性，然后闡述了對低氮燃燒器的改造方案。最后總結了改造后的低氮燃燒器在實踐中的使用，以及對環境保護所做的貢獻。

關鍵詞：電廠;低氮燃燒器;改造方案;氮氧化合物

隨著環境污染的愈發嚴重，國家對各污染源的整治力度加大。其中，作為主要污染源的電廠受到了國家的重點關照。在電廠的眾多設備中，低氮燃燒器在工作的過程中能夠產出大量的污染氣體，其中產生最多的污染氣體就是氮氧化物。因此對低氮燃燒器進行改進很有必要，能夠提高低氮燃燒器的工作效率，節省電廠因治理排放污染物而花費的大量費用，對改善工廠的經濟效益有著十分重要的作用[1]。

目前，我國大部分電廠使用的低氮燃燒器在工作效率方面有待提高，鍋爐在工作的過程中，以揮發性較高的煙煤為主要燃料，多是一次再熱的循環汽爐。每臺鍋爐都配備輔助系統設備，這些輔助系統設備的主要工作就是調節過熱蒸汽溫度，把它維持在一定的溫度區間之內。

1 低氮燃燒器改進方案

1.1更換全新的燃燒器

在我國，很多電廠使用的低氮燃燒器都是美國FW公司生產的，例如利港電廠1、2號爐、章丘電廠的3號爐等。在對這些低氮燃燒器改進方案的研討中，經過長時間的研究和激烈的討論，FW公司定下了最終的改進方案。即：更換原來老舊、效率低、產生污染物多的老式燃燒器，用最新研制的第4代VS/SF型分割火焰低氮燃燒器來替換，對燃燒器的數量、安裝位置不做任何改變，并在燃燒器上增加多只噴口，對風向控制系統進行改良以提高對風向流速的均勻控制;改變一次風管的形狀，以便能夠更好地進入燃燒器;最后在磨煤機的出口處加裝均衡器，保證煤粉的均勻分部[2]。更新后的燃燒器在工作中產生的氮氧化物更少，燃料的燃燒效率更高，從而達到提升電廠經濟效益的作用。更新后的低氮燃燒器需要在保留原來前、后、側墻的邊界排風系統，并且需要在前墻上新增加多只燃風噴口[3]。另外，為了保證燃料的充分均勻燃燒，可以安裝上空氣分布測量系統和電荷轉換煤粉流量測量系統，這兩個檢測系統的安裝可以進一步降低氮氧化物的產生量，以及再次提高鍋爐效率。這種對燃燒器的改進方法利用的原理是：降低燃燒時氧氣的含量并且控制和推遲燃料的燃燒。對控制燃料的燃燒采取的主要方法就是利用一次風和二次風來分割火焰，通過調整風向的變化來達到預期的效果。在對風向控制系統進行優化之后，對風向的控制更加簡便，控制效果也有了明顯的改善。

FW公司提成該改進措施是因為在對各電廠的調研中，它覺得燃燒器性能的落后是導致氮氧化物排量高的主要原因。所以對燃燒器進行更換能夠解決主要問題。主要方法就是改變一次風分布，改進風速箱，改進噴燃器。FW公司改進的方案中利用的主要是燃燒的原理以及二次風控制的原理。在對燃燒機的改進中，FW公司經驗豐富，能夠解決很多困難的問題。通過這次的技術改造，燃燒器的工作效率平均提高了15%，工作中產生的氮氧化物等污染物減少了20%，是電廠的經濟效益提升了6%左右。

1.2 優化燃燒器內部裝置。

在保留燃燒器數量、規格不變的情況下，對燃燒器內部的裝置進行優化是低氮燃燒器的另一個改進措施。該改進方案主要是以原來處于最下方的燃燒器為標準，將上方所有的燃燒器的位置下移，將其合成一個規格大的燃燒器，形成主要燃燒區;然后在該燃燒器的上方增加燃盡風的數量，以此加大燃燒器的功率;接著在二次風箱旁邊加裝燃盡風箱，加強對燃盡風的控制;最后，加設所有的輔助設備，并完成調試工作。

經過優化后，該燃燒器內部的結構有了些許變化。一次風門、二次風門的位置發生了變化，周界風門全部換新。每一次的一次風、二次風和周界風都需要進入DCS。燃燒器區域的火嘴擺動執行控制系統也作了調整，把原來的三組精簡為一組。改造后的主機DCS系統可以發揮監督的作用，可以監視燃燒器四個角的擺動[4]。由于淡相在外，貼近水冷壁，濃相在內著火時，火焰溫度相對較高，但是氧氣比相對較少，故生成的氮氧化物的幾率相對減少;雖然淡相在外，氧氣比相對較大，但由于距火焰高溫區域較遠，溫度相對較低，故氮氧化物的生成也不會很多。

2 低氮燃燒器改造后的實施

2.1改造后的優化調整

對燃燒器進行改造之后，還需要根據燃燒器在實際工作中的情況來進行一系列的優化。相關理論表明，氮氧化合物的生成量會受到多種因素的制約，主要包括：燃燒器區段氧濃度、燃燒器內部火焰的溫度、燃燒產物在高溫區停留時間以及燃料的特性等。據此，可以從降低火焰的溫度和減低燃燒區域氧氣的濃度兩個方面來減少氮氧化合物的產量。以煤粉為主的燃料在缺氧的環境下不充分燃燒，會減少氮氧化合物的產生，但是由于煤粉的不充分燃燒，會導致產生大量的飛灰，由此致使鍋爐效率的低下。所以氧氣的濃度又不能太過于低，要維持在一個既能夠減少氮氧化合物又能降低飛灰提高鍋爐效率的濃度。這就需要對燃燒器進一步的優化，通過多次不同氧氣濃度的實驗來確定一個最佳的氧氣濃度標準。

2.2改造方案的實施情況

FW公司的改造方案在現實中的運用證明了該方案的正確性。位于我國寧波的臺塑電廠采用的便是FW公司的改造方案[4]。為重工生產提供動力的大型鍋爐的燃燒器就是FW公司的分割火焰燃燒器，在對控風系統、助燃器、噴嘴等進行改造后。使該電廠氮氧化物的排量達到了410mg/Nm3以下，最低的排量可以降到300mg/Nm3以下，產生的飛塵中碳的含量在1.4%～1.5%之間。達到了國家要求的標準。

參考文獻：

[1]王雷. 電廠鍋爐低氮燃燒器改造項目綜合評價研究[D].華北電力大學，2016.

[2]張俊鋒. 章丘電廠低氮燃燒器改造性能分析[J]. 科技創新導報，2015，12（29）：146-147.

[3]賈宏祿. 國外幾種鍋爐低氮燃燒改造方案及業績考察[J]. 江蘇電機工程，2006（03）：81-84.

[4]袁力，張殿平，余偉權，宮吉星，筌口泰宏，堂本和宏，松本啓吾，竹內和広. 新型M-PM低氮燃燒器在700MW機組的改造效果[J]. 中國電力，2015，48（04）：61-65.

（作者單位：國電懷安熱電限公司）