火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整

王兴新

【摘要】在当前，我国经济社会处在不断发展的阶段中，对电力资源的需求也不断提高，特别是在当前电力资源成为人们生活和生产的重要支撑，无论是生活日常还是科技发展进步，都需要电力资源的支持。对此，为满足国家的可持续发展道路，就要相应的实施火电厂锅炉低氮燃烧改造，从根本上解决火电厂的污染问题。在本文中，分析了火电厂锅炉的低氮燃烧改造，希望为相关研究提供参考，促进电力发展的不断优化。

【关键词】火电厂锅炉;低氮燃烧;改造;运行;优化

在我国，发电方式各种各样，其中有核电、水力、火力、风力等数种发电方式。但就以当前中国的科技水平来说，其火力发电还是主要产电方式。虽然其火力发电产出的电力资源相当可观，但是该类产电方式对环境的污染较为严重，有时会达到一个无法接受的程度。为了减少环境污染，本研究分析了火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整策略。

一、火电厂概述

（一）火电厂

火电厂其实是火力发电厂的简称，火电厂的主要产电方式就是通过一定的可燃物，目前主要是煤炭资源，充当燃料，将各类型能源转化数次过程最终产出电能。其产电的过程，大致是煤炭燃料在经过燃烧后，使得锅炉中的热水沸腾生成蒸汽，将其中燃料的化学能转变为热能，其产出的蒸汽积攒到一定程度后，其压力使得汽轮机进行旋转，从而将热能转变为机械能，即汽轮机带动发电机高速旋转，最终将机械能转变为人们所需要的电能，即电力资源。对于火力发电来说，往往会用到主要的原动机，这类原动机就是指蒸汽机或者说是燃气轮机，有些较为落后的发电站则会使用到内燃机，其工作原理都是通过高温、燃气、高压蒸汽使得透平变成低压空气和冷凝水的压降产生电力资源的。

（二）低氮燃烧技术情况

降低NOx排放，能够对大气污染进行有效控制。该过程中，以低氮燃烧技术为主，烟气脱硝技术为辅。其中，低氮燃烧技术与NOx生成机理存在关联性，主要构成元素有低氧燃烧、烟气再循环等。通过在纵向位置设置燃烧器，促进氧化还原、主还原、燃尽区三个板块的形成。该过程中，还能够依据各锅炉情况，在合适的位置归放燃烧器，便于锅炉内部有机染料和配风低温、低氧燃烧，并实现分区和分级，从而对NOx排放量进行有效控制，达到良好的清洁燃烧效果。

二、低氮燃烧器改造方案

（一）优选燃烧器

依据实际要求，制定科学的低氮燃烧器改造方案，以此为参照，对燃烧器进行优选。水平浓淡燃烧器和垂直浓淡燃烧器在国内应用普遍。前者主要作用是分离水平方向煤粉，使其浓淡分开，在炉内脱硫工作中应用普遍，射流偏向炉内中心位置，具备很强的径直卷吸能力和风包煤效果。垂直浓淡燃烧器与其原理相同，使用过程恰相反，着重负责垂直方向煤粉分离工作，实施效果非常好。燃烧器类型选择切忌盲目，除了把炉内浓淡煤粉隔开之外，还要全面掌握分离比例、各类参数情况等，严禁炉内有低氮残留。

（二）改造主燃烧器

改造主燃烧器时，不仅要对主燃烧器标准高度进行确定，还要对四角风箱风道、挡板风箱位置等进行科学固定，更换全部喷口、弯头等，确保各构件均达标。最末层以轴向插入式等离子燃烧器形式存在，还要对余下一次风燃烧器进行更改，使其转换为浓淡燃烧器，上浓下淡或者下浓上淡。该背景下，高耐热性钢板应用效果好，使四层中间二次风喷口保持封闭状态，同时更换余下的二次风喷口，还要兼顾贴壁风喷口布置，确保水冷壁表层有足够的氧气，避免因氧气量不达标，出现围炉内温度过高、结渣，发生腐蚀。除此之外，还需要更改其余二次风喷口，使射流方向发生改变，对一次风射流方向和其他二次风喷口角度进行重点控制，使前期缺氧燃料和后期供给氧得到充分混合。

（三）科学设计OFA喷口和二次风

尽管锅炉燃烧系统相对比较复杂，但OFA喷口结构则比较简单，在业内备受青睐。实践中，需要在原有系统基础上再次对OFA喷口进行应用，发挥其优势的同时，兼顾反切性能，对炉内气流进行有效控制，使炉内出烟口温度正常。假使原OFA喷口尺寸、风速设置、风量等各指标等不能够契合低氮燃烧技术改造要求，可直接封堵耐热版，也可以对其进行二次改造。将大比例二次风布置在燃烧器上端，便于分级燃烧炉内空气，减少氮氧化物，使锅炉得到充分燃烧。同时，还要在二次风设计中，考虑燃尽区位置、大小等指标。

三、低氮燃烧运行方案的优化对策

（一）对一二次风和周界风进行优化和调整

风量变化会对氮氧化合物浓度产生影响，如果风量过大，炉内氧气含量和氮氧化合物浓度都比较低。依托机组各功率运行情况调整，对比正倒宝塔等配风方法，可知，倒宝塔配风运行产生的氮氧化物少，不会影响大气。综合考量氮氧化物、锅炉燃烧效率对等指标，将各层二次风开度作为重要控制元素，且不得超过70%，上层二次风开度和各层周界风开度分别在35%和15%-20%之间，给出优化调整方案。

（二）对燃烧器摆角和燃尽风进行调整

分析低氮燃燒时氮氧化物生成量，调整燃烧器摆角和燃尽风非常关键。调整燃尽风摆角，使之向上倾斜，既能够规避锅炉两侧气温偏差，还能够达到良好的摆角运行效果，缩短运行时间。燃尽风优化调整，稳定锅炉内总分量的同时，依据具体运行情况，使燃尽风挡板增大，对氮氧化物排放量和飞灰参数进行有效控制。

（三）对炉内含氧量进行调整

事实上，科学调整炉内含氧量，也能够优化低氮燃烧运行过程。通过对炉内含氧量进行控制，避免生成太多氮氧化物。当炉内含氧量比较低时，会排出少量氮氧化物。但试验表明，倘若炉内含氧量太低，会增加飞灰可燃物。为避免这种情况，要科学控制炉内氧量，以2.5%-3.5%为宜。除了对火电厂氮氧化物排放量进行有效控制，还要对锅炉燃烧效率进行兼顾。

四、结束语

综上所述，在火电厂锅炉低氮燃烧改造中，需要很强的工艺标准和技术，并且对专业要求十分严格，需要十分复杂的流程。但是该工作能够显著提高锅炉的燃烧工作效率，有效控制氮氧化物排放量，保证火电厂的日常工作质量。在当前，人们的环保意识不断提高，相关从业人员更需要加强锅炉低氮燃烧的升级改造，提高设备性能，取得经济效益和环境效益的双重提高。

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