低氮燃燒背景下的火力發(fā)電廠微油點(diǎn)火應(yīng)用

鮑永武

摘 要：現(xiàn)階段，我國電力能源結(jié)構(gòu)依舊以燃煤火力發(fā)電為主。燃煤鍋爐在啟爐以及低負(fù)荷運(yùn)行的過程中需要以油料作為輔助燃料。這一過程不僅會(huì)形成成本的劇增，而且會(huì)形成環(huán)保指標(biāo)的超標(biāo)與爐體運(yùn)行安全的隱患。因此，基于微油點(diǎn)火技術(shù)以及低氮燃燒技術(shù)的研究與應(yīng)用受到社會(huì)各界的關(guān)注。本文以此為研究對(duì)象，探究其具體技術(shù)的理論與應(yīng)用，希望能夠?yàn)橄乱徊诫姀S鍋爐改造提供必要思路與指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒；微油點(diǎn)火；燃煤鍋爐；電廠

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.171

1 引言

經(jīng)過改革開放后多年的建設(shè)，目前我國在發(fā)電總量、電網(wǎng)建設(shè)等領(lǐng)域均處于國際先進(jìn)水平。然而受限于我國的能源結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段發(fā)電行業(yè)依舊以燃煤火力發(fā)電為主，并積極發(fā)展其他清潔能源發(fā)電模式。在眾多的火力發(fā)電廠中，煤粉爐成為主要的熱源設(shè)備。該類別設(shè)備通過噴射煤粉的方式提高燃燒效率，進(jìn)而獲得更為穩(wěn)定的熱能輸出。然而，基于煤粉的燃燒特性，其在低負(fù)荷以及啟爐的過程中需要通過大量的燃油予以輔助。而這一階段不僅造成了大量成本的浪費(fèi)，也形成了大范圍的環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在在線數(shù)據(jù)超標(biāo)的時(shí)段中，有超過80%的超標(biāo)行為出現(xiàn)在低負(fù)荷及啟爐中的燃油參與燃燒過程中。這為微油及低氮燃燒的研究奠定了必要基礎(chǔ)。

2 微油點(diǎn)火及低氮燃燒技術(shù)

從經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的角度考量，微油點(diǎn)火以及低氮燃燒在技術(shù)理論層面上是可行的，具體技術(shù)分析如下：

在微油點(diǎn)火方面：現(xiàn)階段燃煤鍋爐已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)了小油槍點(diǎn)火的技術(shù)布局。對(duì)該技術(shù)進(jìn)一步加以升級(jí)改造，以達(dá)到進(jìn)一步降低油耗的目的，從而完成微油點(diǎn)火的技術(shù)改革。從實(shí)際技術(shù)的應(yīng)用效果來看，單支油槍油耗控制在40kg/h以內(nèi)，可以被稱之為微油油槍。此項(xiàng)技術(shù)的核心關(guān)鍵分為如下三個(gè)方面：一是需要通過對(duì)燃燒器進(jìn)行重新布局設(shè)計(jì)，在原有的二級(jí)燃燒室基礎(chǔ)上，形成三級(jí)燃燒結(jié)構(gòu)單元，進(jìn)而使得煤粉的觸熱面積得到有效增加，燃油燃燒機(jī)點(diǎn)火效能得到充分的釋放；二是在三級(jí)分級(jí)燃燒室的涉及框架下進(jìn)一步提高煤粉濃縮技術(shù)，使得風(fēng)-煤混合物的綜合燃點(diǎn)有效降低，從而降低點(diǎn)火難度，此外對(duì)于煤粉的濃縮還有助于煤粉燃燒后熱量的釋放，有效的縮短燃油點(diǎn)火的持續(xù)時(shí)長；三是形成“契型”燃燒室開放結(jié)構(gòu)，不僅可以使得煤粉在爐內(nèi)得到充分的燃燒，同時(shí)經(jīng)過三級(jí)燃燒室結(jié)構(gòu)后煤粉燃燒所產(chǎn)生的熱量能夠形成更大的輻射單位，進(jìn)而增加點(diǎn)火效果。

在低氮燃燒方面：燃煤鍋爐內(nèi)煤炭燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物，其中以一氧化氮、二氧化氮、氧化亞氮等為主，是主要的大氣污染物。環(huán)保部門也對(duì)煙氣中的氮氧化物排放進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并征收對(duì)應(yīng)因子下的環(huán)境稅。低氮燃燒的核心目的是在保障鍋爐正常運(yùn)行工況的前提下形成更小的氮氧化物排放，從而達(dá)到節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境的根本目的。從低氮燃燒的技術(shù)角度來看，氮氧化物中占比最高的一氧化氮來源有兩個(gè)方面：一方面是空氣中的氮?dú)庠谌紵腋邷厍闆r下會(huì)生產(chǎn)一氧化氮；另一方面則是空氣中的氮?dú)馀c煤粉燃燒過程中所產(chǎn)生的其他化合物（如碳?xì)潆x子團(tuán)等）形成氧化反應(yīng)生產(chǎn)一定量的氮氧化物。這兩種來源所貢獻(xiàn)的氮氧化物占排放總量的95%以上。而低氮燃燒則是需要對(duì)上述兩個(gè)過程進(jìn)行有效的工程控制。就具體的技術(shù)而言大致可以采取如下兩種方式：一種是利用燃燒控制技術(shù)降低氮氧化物的產(chǎn)生。在爐內(nèi)進(jìn)行區(qū)域劃分，除點(diǎn)火區(qū)域外形成燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃燼區(qū)。按照不同的化學(xué)反應(yīng)特征來進(jìn)行爐內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)。燃燒區(qū)控制空氣的通氣量，使其保持在氧氣不足的狀態(tài)，這一階段下產(chǎn)生的氮氧化物會(huì)與由于不充分燃燒而產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锝Y(jié)合，以氮?dú)獾男问竭M(jìn)行釋放。在再燃區(qū)則采用低溫?zé)煔馔ㄈ氲姆绞絹砜刂茽t內(nèi)含氧量，在抑制氮氧化物形成的基礎(chǔ)上還能夠?qū)煔庵械目扇嘉镔|(zhì)及氮氧化物產(chǎn)生一定的回收去除效果。另一種則是采用化學(xué)方法對(duì)煙氣中的氮氧化物進(jìn)行有效去除，如在煙道中加裝選擇性催化還原等裝置與設(shè)備，將煙氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)膺M(jìn)行排放，從而達(dá)到消除氮氧化物污染因子的根本目的。

3 微油點(diǎn)火及低氮燃燒應(yīng)用建議

上文對(duì)微油點(diǎn)火及低氮燃燒的理論技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，而在實(shí)際改造與應(yīng)用過程中我們需要從如下兩個(gè)方面加以注意：

第一，在微油點(diǎn)火技術(shù)的改造應(yīng)用過程中要明確點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尤其是對(duì)其點(diǎn)火效能的節(jié)點(diǎn)控制進(jìn)行嚴(yán)密的理論分析。以此為基礎(chǔ)對(duì)燃燒器進(jìn)行改造時(shí)還應(yīng)該注意在結(jié)構(gòu)改變的過程中核心目的是通過熱能的釋放及其與煤粉壓縮之間的互動(dòng)關(guān)系入手，不可為了降低油耗而產(chǎn)生總體功率的下降。與此同時(shí)，在具體分析與改造點(diǎn)火器的過程中可以設(shè)置燃燒室調(diào)節(jié)裝置，以應(yīng)對(duì)不同煤粉品質(zhì)的變化，達(dá)到可持續(xù)的應(yīng)用效果。

第二，在低氮燃燒改造過程中要客觀分析鍋爐結(jié)構(gòu)特征以及燃煤品質(zhì)特性。以此為基礎(chǔ)對(duì)分級(jí)燃燒結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理規(guī)劃。其規(guī)劃與改造核心是不降低燃燒效率的同時(shí)控制不同爐室內(nèi)的燃燒溫度，從而降低氮氧化物的產(chǎn)生。具體而言，一是利用通風(fēng)與煙氣混合氣的對(duì)比區(qū)分混合燃燒物的濃相與淡相。濃相進(jìn)入主燃室通過充分燃燒形成有效的熱量釋放，淡相進(jìn)入燃燼區(qū)域，通過二次通風(fēng)的方式進(jìn)一步釋放余熱；二是煙氣經(jīng)過煙道冷卻后作為混合氣方式進(jìn)入到通風(fēng)體系，通過可控的通氣量與氧氣間產(chǎn)生有效平衡，提供將煙氣中部分氮氧化物二次還原的機(jī)會(huì)；三是需要做好近壁溫度規(guī)劃，此部分溫度相對(duì)較低，可以作為煙氣循環(huán)與排放的理想路線予以應(yīng)用規(guī)劃。這一路徑下可以適當(dāng)提高氧含量以避免高溫腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時(shí)還能夠進(jìn)一步利用氧化還原反應(yīng)將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)膺M(jìn)行排放。

4 總結(jié)

微油點(diǎn)火及低氮燃燒是控制鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)特性的重要指標(biāo)，在現(xiàn)階段得到了越來越多的重視。在此種背景下，本文以燃煤鍋爐為研究對(duì)象，系統(tǒng)分析了微油點(diǎn)火與低氮燃燒的相關(guān)技術(shù)與理論要點(diǎn)，并從實(shí)際改造應(yīng)用的視角下提出了兩方面注意事項(xiàng)。希望通過本文的研究能夠?yàn)橄乱徊诫姀S鍋爐升級(jí)改造提供必要理論基礎(chǔ)與實(shí)踐指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊崗，孫建強(qiáng).煤粉鍋爐微油點(diǎn)火低氮燃燒技術(shù)的理論研究[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2018（02）：28-30.

[2]楊崗，孫建強(qiáng).微油點(diǎn)火低氮燃燒器在火力發(fā)電廠的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（04）：231.