火電廠鍋爐低氮燃燒改造與運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整

王興新

【摘要】在當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)處在不斷發(fā)展的階段中，對(duì)電力資源的需求也不斷提高，特別是在當(dāng)前電力資源成為人們生活和生產(chǎn)的重要支撐，無(wú)論是生活日常還是科技發(fā)展進(jìn)步，都需要電力資源的支持。對(duì)此，為滿足國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展道路，就要相應(yīng)的實(shí)施火電廠鍋爐低氮燃燒改造，從根本上解決火電廠的污染問題。在本文中，分析了火電廠鍋爐的低氮燃燒改造，希望為相關(guān)研究提供參考，促進(jìn)電力發(fā)展的不斷優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】火電廠鍋爐;低氮燃燒;改造;運(yùn)行;優(yōu)化

在我國(guó)，發(fā)電方式各種各樣，其中有核電、水力、火力、風(fēng)力等數(shù)種發(fā)電方式。但就以當(dāng)前中國(guó)的科技水平來(lái)說(shuō)，其火力發(fā)電還是主要產(chǎn)電方式。雖然其火力發(fā)電產(chǎn)出的電力資源相當(dāng)可觀，但是該類產(chǎn)電方式對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，有時(shí)會(huì)達(dá)到一個(gè)無(wú)法接受的程度。為了減少環(huán)境污染，本研究分析了火電廠鍋爐低氮燃燒改造與運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整策略。

一、火電廠概述

（一）火電廠

火電廠其實(shí)是火力發(fā)電廠的簡(jiǎn)稱，火電廠的主要產(chǎn)電方式就是通過(guò)一定的可燃物，目前主要是煤炭資源，充當(dāng)燃料，將各類型能源轉(zhuǎn)化數(shù)次過(guò)程最終產(chǎn)出電能。其產(chǎn)電的過(guò)程，大致是煤炭燃料在經(jīng)過(guò)燃燒后，使得鍋爐中的熱水沸騰生成蒸汽，將其中燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽洚a(chǎn)出的蒸汽積攢到一定程度后，其壓力使得汽輪機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，即汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，最終將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯枰碾娔埽措娏Y源。對(duì)于火力發(fā)電來(lái)說(shuō)，往往會(huì)用到主要的原動(dòng)機(jī)，這類原動(dòng)機(jī)就是指蒸汽機(jī)或者說(shuō)是燃?xì)廨啓C(jī)，有些較為落后的發(fā)電站則會(huì)使用到內(nèi)燃機(jī)，其工作原理都是通過(guò)高溫、燃?xì)狻⒏邏赫羝沟猛钙阶兂傻蛪嚎諝夂屠淠膲航诞a(chǎn)生電力資源的。

（二）低氮燃燒技術(shù)情況

降低NOx排放，能夠?qū)Υ髿馕廴具M(jìn)行有效控制。該過(guò)程中，以低氮燃燒技術(shù)為主，煙氣脫硝技術(shù)為輔。其中，低氮燃燒技術(shù)與NOx生成機(jī)理存在關(guān)聯(lián)性，主要構(gòu)成元素有低氧燃燒、煙氣再循環(huán)等。通過(guò)在縱向位置設(shè)置燃燒器，促進(jìn)氧化還原、主還原、燃盡區(qū)三個(gè)板塊的形成。該過(guò)程中，還能夠依據(jù)各鍋爐情況，在合適的位置歸放燃燒器，便于鍋爐內(nèi)部有機(jī)染料和配風(fēng)低溫、低氧燃燒，并實(shí)現(xiàn)分區(qū)和分級(jí)，從而對(duì)NOx排放量進(jìn)行有效控制，達(dá)到良好的清潔燃燒效果。

二、低氮燃燒器改造方案

（一）優(yōu)選燃燒器

依據(jù)實(shí)際要求，制定科學(xué)的低氮燃燒器改造方案，以此為參照，對(duì)燃燒器進(jìn)行優(yōu)選。水平濃淡燃燒器和垂直濃淡燃燒器在國(guó)內(nèi)應(yīng)用普遍。前者主要作用是分離水平方向煤粉，使其濃淡分開，在爐內(nèi)脫硫工作中應(yīng)用普遍，射流偏向爐內(nèi)中心位置，具備很強(qiáng)的徑直卷吸能力和風(fēng)包煤效果。垂直濃淡燃燒器與其原理相同，使用過(guò)程恰相反，著重負(fù)責(zé)垂直方向煤粉分離工作，實(shí)施效果非常好。燃燒器類型選擇切忌盲目，除了把爐內(nèi)濃淡煤粉隔開之外，還要全面掌握分離比例、各類參數(shù)情況等，嚴(yán)禁爐內(nèi)有低氮?dú)埩簟?/p>

（二）改造主燃燒器

改造主燃燒器時(shí)，不僅要對(duì)主燃燒器標(biāo)準(zhǔn)高度進(jìn)行確定，還要對(duì)四角風(fēng)箱風(fēng)道、擋板風(fēng)箱位置等進(jìn)行科學(xué)固定，更換全部噴口、彎頭等，確保各構(gòu)件均達(dá)標(biāo)。最末層以軸向插入式等離子燃燒器形式存在，還要對(duì)余下一次風(fēng)燃燒器進(jìn)行更改，使其轉(zhuǎn)換為濃淡燃燒器，上濃下淡或者下濃上淡。該背景下，高耐熱性鋼板應(yīng)用效果好，使四層中間二次風(fēng)噴口保持封閉狀態(tài)，同時(shí)更換余下的二次風(fēng)噴口，還要兼顧貼壁風(fēng)噴口布置，確保水冷壁表層有足夠的氧氣，避免因氧氣量不達(dá)標(biāo)，出現(xiàn)圍爐內(nèi)溫度過(guò)高、結(jié)渣，發(fā)生腐蝕。除此之外，還需要更改其余二次風(fēng)噴口，使射流方向發(fā)生改變，對(duì)一次風(fēng)射流方向和其他二次風(fēng)噴口角度進(jìn)行重點(diǎn)控制，使前期缺氧燃料和后期供給氧得到充分混合。

（三）科學(xué)設(shè)計(jì)OFA噴口和二次風(fēng)

盡管鍋爐燃燒系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，但OFA噴口結(jié)構(gòu)則比較簡(jiǎn)單，在業(yè)內(nèi)備受青睞。實(shí)踐中，需要在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上再次對(duì)OFA噴口進(jìn)行應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，兼顧反切性能，對(duì)爐內(nèi)氣流進(jìn)行有效控制，使?fàn)t內(nèi)出煙口溫度正常。假使原OFA噴口尺寸、風(fēng)速設(shè)置、風(fēng)量等各指標(biāo)等不能夠契合低氮燃燒技術(shù)改造要求，可直接封堵耐熱版，也可以對(duì)其進(jìn)行二次改造。將大比例二次風(fēng)布置在燃燒器上端，便于分級(jí)燃燒爐內(nèi)空氣，減少氮氧化物，使鍋爐得到充分燃燒。同時(shí)，還要在二次風(fēng)設(shè)計(jì)中，考慮燃盡區(qū)位置、大小等指標(biāo)。

三、低氮燃燒運(yùn)行方案的優(yōu)化對(duì)策

（一）對(duì)一二次風(fēng)和周界風(fēng)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整

風(fēng)量變化會(huì)對(duì)氮氧化合物濃度產(chǎn)生影響，如果風(fēng)量過(guò)大，爐內(nèi)氧氣含量和氮氧化合物濃度都比較低。依托機(jī)組各功率運(yùn)行情況調(diào)整，對(duì)比正倒寶塔等配風(fēng)方法，可知，倒寶塔配風(fēng)運(yùn)行產(chǎn)生的氮氧化物少，不會(huì)影響大氣。綜合考量氮氧化物、鍋爐燃燒效率對(duì)等指標(biāo)，將各層二次風(fēng)開度作為重要控制元素，且不得超過(guò)70%，上層二次風(fēng)開度和各層周界風(fēng)開度分別在35%和15%-20%之間，給出優(yōu)化調(diào)整方案。

（二）對(duì)燃燒器擺角和燃盡風(fēng)進(jìn)行調(diào)整

分析低氮燃燒時(shí)氮氧化物生成量，調(diào)整燃燒器擺角和燃盡風(fēng)非常關(guān)鍵。調(diào)整燃盡風(fēng)擺角，使之向上傾斜，既能夠規(guī)避鍋爐兩側(cè)氣溫偏差，還能夠達(dá)到良好的擺角運(yùn)行效果，縮短運(yùn)行時(shí)間。燃盡風(fēng)優(yōu)化調(diào)整，穩(wěn)定鍋爐內(nèi)總分量的同時(shí)，依據(jù)具體運(yùn)行情況，使燃盡風(fēng)擋板增大，對(duì)氮氧化物排放量和飛灰參數(shù)進(jìn)行有效控制。

（三）對(duì)爐內(nèi)含氧量進(jìn)行調(diào)整

事實(shí)上，科學(xué)調(diào)整爐內(nèi)含氧量，也能夠優(yōu)化低氮燃燒運(yùn)行過(guò)程。通過(guò)對(duì)爐內(nèi)含氧量進(jìn)行控制，避免生成太多氮氧化物。當(dāng)爐內(nèi)含氧量比較低時(shí)，會(huì)排出少量氮氧化物。但試驗(yàn)表明，倘若爐內(nèi)含氧量太低，會(huì)增加飛灰可燃物。為避免這種情況，要科學(xué)控制爐內(nèi)氧量，以2.5%-3.5%為宜。除了對(duì)火電廠氮氧化物排放量進(jìn)行有效控制，還要對(duì)鍋爐燃燒效率進(jìn)行兼顧。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在火電廠鍋爐低氮燃燒改造中，需要很強(qiáng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，并且對(duì)專業(yè)要求十分嚴(yán)格，需要十分復(fù)雜的流程。但是該工作能夠顯著提高鍋爐的燃燒工作效率，有效控制氮氧化物排放量，保證火電廠的日常工作質(zhì)量。在當(dāng)前，人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高，相關(guān)從業(yè)人員更需要加強(qiáng)鍋爐低氮燃燒的升級(jí)改造，提高設(shè)備性能，取得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙重提高。

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