600MW四角切圆锅炉低氮燃烧技术应用

毛岳峰

摘 要：在600MW机组四角切圆锅炉运行过程中，为了降低能耗，需要对锅炉进行低氮燃烧改造。因此，本文主要利用空气分级燃烧技术对某600MW四角切圆锅炉低氮燃烧技术进行了改造，然后对比了前后NOx的浓度。经过试验对比，经过改造以后的锅炉NOx的浓度出现了明显的下降。在机组实际运行过程中，SOFA风量、辅助风风门开度、二次风箱等会对600MW四角切圆锅炉低氮燃烧产生非常明显的影响。

关键词：600MW四角切圆锅炉；低氮燃烧技术；应用

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

随着社会经济的发展，火电厂生产污染问题受到了人们的普遍关注。近些年来，我国对污染物防治工作日益重视，不断提升污染物排放标准，要求火电厂要普遍采用脱硫、脱销和低氮燃烧技术。但是从目前来看，我国四角切圆锅炉低氮燃烧技术水平低下，受到生产设备的影响，增加了实际改造的难度和成本，很难满足实际生产的基本要求。因此，本文主要针对600MW四角切圆锅炉低氮燃烧技术应用进行分析与论述。

1 当前低氮燃烧改造分析

某火电厂在投入600MW四角切圆锅炉以来，NOx排放浓度偏高，大约为600～650mg/m3。为了满足社会经济发展的要求，管理人员决定在保证锅炉安全和不断降低成本的前提下，对锅炉的燃烧器进行全面改造，实现以下目标：第一，锅炉原有的生产参数要达到标准的试验值。第二，过热器减温水量不能超过标准的150%。第三，在600MW负荷的条件下，出口氧体积分数确定的前提下，NOx排放质量浓度要≤400mg/m3，产生的飞灰碳量不能超过3%。第四，要保持原有燃煤的适应性。根据实际生产的经验，切向燃烧机组采用燃尽风具有明显的低氮效果。随着分级燃烧技术水平不断提升，操作人员可以在炉膛四周布置燃尽风，保证不同部分的独立，在每个区域内过量空气系数由于总燃尽风风量等控制，可以实现与烟气的混合，降低污染物质的排放。

经过锅炉改造以后，可以水平、上下摆动的高位燃尽风，在上层燃烧器一次风喷嘴的4角增设4层高位燃尽风喷嘴，共计16个。高位燃尽风燃烧器的高度大约2.6米，在每个喷嘴上都设置有摆动连杆，操作人员通过手动摇臂装置可以进行上下摆动和水平摆动。在锅炉运行过程中，利用喷嘴的摆动，可以调节内部的再热气温，有效降低飞灰含碳量，进一步提升燃烧率。在每个相邻2层煤粉喷嘴之间布置辅助风喷嘴，可以修改原有喷嘴的流通面积。

2 改造前后比较分析

根据锅炉改造后的数据，负荷大于350MW的锅炉Box排放質量浓度低于350mg/m3。机组负荷在低于350MW时，锅炉350MW的浓度会超过400mg/m3。主要由于在机组负荷比较低的情况下，为了保证二次封箱与炉膛差压值不会太低，需要减少高位燃尽风。在二次封箱与炉膛差压值比较低的情况下，喷嘴风速就会不断降低，刚性降低，不能保证高位燃尽风穿透整个炉膛。在机组负荷为450MW时，经过改造以后的锅炉NOx呈现出了大幅下降的趋势，下降幅度大约为290mg/m3。主要因磨煤机改造以后，由原来的5台减少为4台，降低了一次风率，增加了二次风率，降低了实际产生的能耗。并且在实际运行过程中，采用了高位燃尽风分级送风技术。

在机组为600MW负荷的前提下，锅炉NOx排放浓度的大约为310mg/m3，在同等磨煤机运行情况下，经过改造后的浓度下降了194mg/m3。

3 改造后运行调整分析

第一，高位燃尽风风门开度分析。根据当氧化物形成原理，还原性气氛的强烈高低和范围对NOx排放浓度产生非常明显的影响。因此，高位燃尽风风量越大，在燃烧区域内部还原性就会越强，相应的排放浓度就会越低。通过开大高位燃尽风风门，就会增加燃尽风的风量，能够明显的降低NOx排放浓度。在增加水平反切风门的开度，就会增加反切风量，就会降低炉膛口旋转的残余风量，有效减少低温过热器进口两侧烟温温差。在高位燃尽风风门不断扩大的前提下，就会降低主燃烧器区域的过量空气系数，推迟煤粉燃烧时间，导致炉膛火焰上升，增加过热器减温水流。根据试验对比的结果，随着高位燃尽风的增加，主燃烧器中的空气量就会减少，加剧这一区域内的缺氧程度，增加煤粉的不完全燃烧率。但是炉膛上部补充的高位燃尽风气不能弥补由于缺氧导致的燃烧损失，主要由于高位燃尽风风量增加导致飞灰含碳量上升导致的。

第二，辅助风门开度分析。随着辅助风门不断开大，降低了内部炉膛的差异，降低了高位燃尽风量，增加NOx排放浓度。在机组负荷400MW和4台磨煤机运行过程中，需要燃烧器摆角水平，在高位燃尽风量开2层的情况下，辅助风门开度开大到50%，锅炉中NOx排放浓度增加了60mg/m3左右。

在机组负荷为580MW和4台磨煤机正常运行的情况下，辅助风风门开度不断减小的前提下，二次封箱与炉膛差压提升，高位燃尽风风量就会不断增加，有利于降低NOx排放浓度。二次风箱与炉膛内的压差就会提高到0.86kPa。锅炉的NOx排放质量浓度下降量为30mg/m3。在这种情况下，过热器减温水量就会不断增加，从87t/h增加到94t/h。

第四，燃烧器摆角。操作人员在上摆燃烧器摆角以后，炉膛内部火焰就会上移，就会增加炉的NOx排放质量浓度。在机组负荷为600MW的情况下，燃烧器摆角会对低温过热器的烟温偏差产生一定的影响。在燃烧器摆角进行水平上摆时，就会增加低温过热器的进口烟温。在第4层高位燃尽风风门开度为50%时，低温过热器进口的眼温差从摆角为水平0°时的147.8℃增大到摆角为3°时的167℃，由此可知，具有明显的差距。根据实际运行的情况，燃烧器摆角对过热器减温水流胡产生影响，在燃烧器摆角上摆过程中，过热器减温水流就会相应的增加，呈现出逐渐上升的趋势。

综上所述，经过低NOx燃烧改造后，高位燃尽风的风量会对NOx排放量产生十分明显的影响。随着高位燃尽风的风量的不断增加，就会减少NOx排放量，减少低温过热器两侧的烟温温差，而过热器减温水水量就会增加。二次风箱和炉膛内部差压对NOx排放量也会产生非常明显的影响，在降低风机组负荷以后，通过控制二次风箱和炉膛内部差压也可以减少NOx排放量，实现节能降耗的目标。

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