低氧燃燒技術(shù)在電廠鍋爐運(yùn)行中的應(yīng)用研究

宋亞強(qiáng)

【摘要】燃煤產(chǎn)生的N0x在造成環(huán)境污染的同時(shí)，對(duì)人體的健康也產(chǎn)生了極大的威脅。通過(guò)對(duì)N0x的來(lái)源分析可知，其主要來(lái)源于空氣中的氮?dú)庖约叭济褐械挠袡C(jī)氮化合物。目前，針對(duì)降低燃煤N0x的產(chǎn)生主要有兩種技術(shù)，即低氧燃燒技術(shù)和煙氣凈化技術(shù)。由于煙氣凈化投入成本較高，因此，低氧燃燒技術(shù)成為普遍采取的技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】低氧量；燃燒；鍋爐

一、引言

目前，在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展的環(huán)保行動(dòng)中，脫硫技術(shù)已達(dá)到較高水平，PM2.5中硫酸鹽的比例有了明顯的下降，然而硝酸鹽的比例上升很快，對(duì)氮氧化物的治理行動(dòng)迫在眉睫。低氧燃燒正是通過(guò)降低煙氣中的氧濃度，使氧化金屬的可能性降低，尤其是減少氮的氧化物產(chǎn)生，減少氮氧化物排放。

二、低氧燃燒技術(shù)分析

1 低氧燃燒原理

低氧燃燒技術(shù)實(shí)際是在相對(duì)穩(wěn)定的燃燒工況下，降低爐膛出口過(guò)剩空氣系數(shù)，使送入爐內(nèi)的氧量剛好能滿足燃料的燃燒，將爐膛出口過(guò)?？諝庀禂?shù)控制在一個(gè)合理最優(yōu)化值。當(dāng)過(guò)?？諝庀禂?shù)超過(guò)其優(yōu)化目標(biāo)值時(shí)，會(huì)因排煙熱損失的增加而降低鍋爐效率；當(dāng)?shù)陀谄鋬?yōu)化目標(biāo)值時(shí)，又會(huì)因不完全燃燒熱損失的增加而降低鍋爐效率。

2 低氧燃燒特點(diǎn)

（1）減少鋼坯氧化燒損

氧化鐵皮的生成過(guò)程也就是鋼與氧化性氣體發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程。氧氣與鐵的反應(yīng)在任何溫度和氧含量下均是不可逆的，氧氣與鐵生成的氧化物在所有氧化劑中所占的比例最大，所以控制爐氣中的氧含量能減少鋼坯的氧化燒損。

（2）提高爐溫均勻性

由于燃料在低氧氣氛中燃燒，火焰體積成倍擴(kuò)大，使得燃料燃燒的釋熱速率及釋熱強(qiáng)度有所延緩和減弱，火焰中不再存在傳統(tǒng)燃燒的局部高溫高氧區(qū)，火焰峰值溫度降低，溫度場(chǎng)的分布也相對(duì)均勻。

（3）減少氮氧化物排放

由于高溫低氧燃燒火焰峰值溫度及燃燒區(qū)含氧體積濃度降低，氮氧化物的生成大大減少。另外，由于低氧燃燒火焰體積成倍擴(kuò)大，使得單位體積火焰釋放的能量降低，而氧原子與氮?dú)夥磻?yīng)的活化能要遠(yuǎn)高于氧原子與燃?xì)夥磻?yīng)的活化能，氧原子與燃?xì)夥磻?yīng)更易進(jìn)行，從而抑制了氧原子與氮?dú)獾姆磻?yīng)，減少了氮氧化物的生成。

3、低氧燃燒對(duì)鍋爐的要求

由于采用了低氧燃燒技術(shù)，會(huì)造成煤燃料的燃燒不充分，降低鍋爐效率，甚至造成二次污染。所以為了更好利用燃料，提高利用率，對(duì)鍋爐提出了更高的要求：

（1）鍋爐設(shè)備及其輔助設(shè)備應(yīng)有比較大的調(diào)節(jié)能力，能夠快速適應(yīng)各種溫度下的快速調(diào)整，保證溫度的穩(wěn)定；

（2） 應(yīng)盡量注意鍋爐漏風(fēng)，尤其減小爐膛漏風(fēng)，一般來(lái)說(shuō)在采用微正壓燃燒的燃油爐、燃?xì)鉅t才有可能實(shí)現(xiàn)；

（3） 要求有相應(yīng)的測(cè)量和自動(dòng)控制設(shè)備，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的分析實(shí)時(shí)的燃燒狀態(tài)，特別是能可靠地測(cè)量和控制燃料量與空氣量，保證合理的比例，保證燃燒的正常進(jìn)行；

（4） 根據(jù)煤質(zhì)水平，科學(xué)合理的配風(fēng)等運(yùn)行因素，調(diào)整合適的進(jìn)粉速度，以便能在較小的富裕氧的情況下達(dá)到最穩(wěn)定和最經(jīng)濟(jì)的燃燒效果。

三、案例分析

某發(fā)電廠5號(hào)鍋爐為上海鍋爐廠有限公司制造的1025t/h亞臨界壓力中間再熱直流爐，配置直流式燃燒器，四角切圓燃燒，每組燃燒器分5層一次風(fēng)和7層二次風(fēng)噴嘴，一、二次風(fēng)間隔布置。

在5號(hào)爐進(jìn)行逐步降低氧量試驗(yàn)，隨著氧量的降低、送風(fēng)量的減少，逐步關(guān)小中、上部二次風(fēng)門的開(kāi)度，維持二次風(fēng)箱與爐膛壓差在600～800Pa，并將一次風(fēng)溫從240℃逐步提高至245℃，將一次風(fēng)壓從3700Pa降至3600Pa。5號(hào)爐300MW負(fù)荷時(shí)氧量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可見(jiàn)，當(dāng)氧量逐步下降后，鍋爐效率逐步上升，NOx排放濃度明顯下降，廠用電率逐步下降，飛灰含碳量呈下降趨勢(shì)，但氧量由3.0%～3.3%降至2.7%～3. 0%時(shí)，NOx排放濃度有所下降，但飛灰可燃物明顯上升，抵消了排煙熱損失減少的作用，鍋爐效率反而有所下降，而且水冷壁有結(jié)焦現(xiàn)象。因此，綜合考慮鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的各方面要求后，確定5號(hào)爐300MW負(fù)荷時(shí)最佳氧量為3.0%～3.3%。

四、低氧燃燒的缺點(diǎn)與應(yīng)對(duì)措施

對(duì)于低氧燃燒來(lái)說(shuō)，面臨的最大的問(wèn)題就是燃料的燃燒不夠充分。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們提出了幾點(diǎn)應(yīng)對(duì)措施：首先，我們應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)入煤爐的煤粉質(zhì)量，保證煤粉的顆粒滿足標(biāo)準(zhǔn)水平甚至更優(yōu)；其次我們可以煤爐內(nèi)的燃燒情況，實(shí)時(shí)的調(diào)整煤粉的氣流速度，保證爐膛內(nèi)的燃燒溫度，使煤粉能夠穩(wěn)定燃燒；最后，根據(jù)爐膛內(nèi)的燃燒情況，我們還可以靈活合理的改變給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速，燃燒不完全發(fā)生時(shí)，降低風(fēng)速甚至停止送粉氣流。

電廠鍋爐的工作人員應(yīng)該以身作則，認(rèn)真觀察鍋爐的燃燒情況。在運(yùn)行過(guò)程中，保證氧量在合理的范圍內(nèi)供應(yīng)，保證煤粉的充分燃燒，加強(qiáng)對(duì)鍋爐溫度的穩(wěn)定性控制。并且在不斷的實(shí)踐與運(yùn)行中，發(fā)掘和總結(jié)出更合理的氧量與煤粉的比例。探索出維持溫度穩(wěn)定的手段，提高鍋爐的利用率，降低電廠的運(yùn)行成本，并且把控制污染作為長(zhǎng)期堅(jiān)持的主要目標(biāo)。

五、結(jié)論

通過(guò)對(duì)比和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，我們可以看出，低氧燃燒的確能在鍋爐的燃燒過(guò)程中減少氮氧化物等污染物的排放。通過(guò)相應(yīng)的措施，我們能夠彌補(bǔ)低氧燃燒帶來(lái)的燃燒不充分的問(wèn)題。電廠鍋爐的工作人員在保證低氧燃燒的正常進(jìn)行下，應(yīng)努力探索更高效的燃燒策略，從而不斷提高電廠的整體效益，大力保護(hù)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]李輝.淺析低氧燃燒技術(shù)在鍋爐運(yùn)行中的應(yīng)用[J].電力科學(xué)與工程，2012，（5）：12-13.

[2]王朝.低氧燃燒技術(shù)在電站鍋爐上的應(yīng)用[J].電力設(shè)備，2011，（8）：：3-35.