低氮燃燒技術在鍋爐燃燒中的應用研究

劉長麗 馬傳江

（山東南山鋁業股份有限公司，山東 龍口 265713）

1 低氮燃燒的技術

1.1 爐內脫氮

爐內脫氮就是采用各種燃燒技術手段來控制燃燒過程中NOx的生成，又稱低NOx燃燒技術。

1.2 尾部脫氮

尾部脫氮又稱煙氣凈化技術，即把尾部煙氣中已經生成的氮氧化物還原或吸附，從而降低NOx排放。煙氣脫氮的處理方法可分為：催化還原法、液體吸收法和吸附法三大類。催化還原法是在催化劑作用下，利用還原劑將NOx還原為無害的N2。液體吸收法是用水或者其他溶液吸收煙氣中的NOx。吸附法是用吸附劑對煙氣中的NOx進行吸附，然后在一定條件下使被吸附的NOx脫附回收，同時吸附劑再生。

1.3 分級燃燒

分級燃燒抑制NOx 的生成可采取的措施有：1）降低鍋爐峰值溫度，將燃燒區的煤粉量降低；2）降低氧濃度（即降低過量空氣系數），將部分二次風管堵住；3）由于要保證鍋爐的出力，可將部分煤粉和空氣從鍋爐上部投入，這樣就控制了燃燒火焰中心區域助燃空氣的數量，縮短燃燒產物在高溫火焰區的停留時間，避免了高溫和高氧濃度的同時存在；4）在爐膛中設立再燃區，利用在主燃區中燃燒生成的烴根CHi和未完全燃燒產物CO、H2、C和CnHm等，將NO的還原成N2。具體做法是，將80%～85%的燃料送入主燃區，燃料在主燃區燃燒生成NOx，15% ～20%的燃料送入再燃區，再燃區過量空氣系數小于1.0（α＜1.0），具有很強的還原性氣氛，在主燃區生成的NOx被還原；再燃區不僅能夠還原已經生成的NOx，而且還抑制了新的NOx生成；在燃盡區供給一定量的空氣（稱為燃盡風），保證從再燃區出來的未完全燃燒產物燃盡。

2 低氮燃燒技術的選擇應用

結合上述低氮燃燒技術，結合我電廠的實際情況，分析具體的鍋爐低氮燃燒應用方案，我們選擇尾部脫氮，加以高級復合式空氣分級低NOx燃燒技術，并有分離燃盡風SOAF、鍋爐貼壁風加以輔助。

2.1 選擇尾部脫氮

尾部脫氮我們選擇催化還原法，該法是在催化劑作用下，利用還原劑將NOx還原為無害的N2。這種方法雖然投資和運轉費用高，且需消耗氨和燃料，但于對NOx效率很高，設備緊湊，催化還原法可分為選擇性非催化還原法和選擇性催化還原法相比，我們進一步選擇是選擇性催化還原法，該法設備簡單、運轉資金少，效率高。

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。我們電廠利用該項技術，保持煤粉管道與制粉管道不變，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。

2.3 分離燃盡風SOAF風加以輔助

分離燃盡風SOAF還具有較好的降低爐膛出口煙溫偏差特性，采用空間空氣的分級燃燒技術不僅是降低NOx排放、提高煤粉燃盡率的重要手段，同時采用對SOFA的水平擺動調整，更有助于降低爐膛出口兩側煙溫偏差而導致的過熱器及再熱器壁溫偏差的作用，該燃燒技術不僅實現鍋爐的超低NOx排放，同時實現了鍋爐高效穩燃、防結渣、防高溫腐蝕，擴大了鍋爐的煤種適應性等功能，

2.4 鍋爐燃燒器貼壁風在低氮燃燒中的促進作用

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%。且在實際的工作中確實遏制了NOx排放量。

3 鍋爐低氮燃燒系統的運行調整

結合上述低氮技術應用方案，我們對鍋爐的運行調整做以下優化，保障低氮燃燒技術充分發揮。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）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。

4 結語

結合我廠實際情況對鍋爐低氮燃燒技術應用進行研究，并在應用中加入運行調整。具體的研究中，以我廠鍋爐為對象，先分析低氮技術，再根據我電廠實際情況選擇合適的低氮燃燒技術方案。