鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造鍋爐運(yùn)行調(diào)整探討

孫緒恩 徐中田 南山集團(tuán)有限公司

鍋爐在能量轉(zhuǎn)化過程中，主要以燃煤為主要原料，但是，燃煤燃燒過程中，產(chǎn)生NOx會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，并對(duì)人體健康造成負(fù)面作用。借助鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造，能控制NOx的排放量，達(dá)到環(huán)保效果。再配合有效的運(yùn)行調(diào)整，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，保障系統(tǒng)運(yùn)行能力，提高NOx控制水平?；诖耍疚膶?duì)鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造進(jìn)行分析，研究運(yùn)行調(diào)整，詳細(xì)內(nèi)容如下。

1 電廠鍋爐概況

為探究鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造及運(yùn)行調(diào)整，文章結(jié)合某電廠鍋爐改造案例，展開具體內(nèi)容具體分析。該電廠為火電廠，機(jī)組為4×600MW，配置SG-2028/17.5-M916型鍋爐，該鍋爐是在貧煤鍋爐基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行。鍋爐燃燒選用中速磨冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，直流燃燒器四角布置，切向燃燒方式，并配置6臺(tái)ZGM-113N型中速磨煤機(jī)，其中1臺(tái)備用，其余5臺(tái)正常工作。

鍋爐在具體的工作中，燃燒器整體布置基本合理可行，但是，鍋爐燃燒存在明顯的NOx排放量超標(biāo)的問題，而且控制效果不夠理想。再結(jié)合國內(nèi)的NOx排放情況，國家對(duì)NOx排放的重視程度不斷提高。故此，該電廠擬進(jìn)行鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造，以應(yīng)對(duì)環(huán)保要求，并推動(dòng)電廠的持續(xù)發(fā)展。

2 鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造

結(jié)合上述鍋爐燃燒的問題，現(xiàn)結(jié)合該電廠的實(shí)際情況，分析具體的鍋爐低氮燃燒改造方案，詳細(xì)內(nèi)容如下。

2.1 燃燒器型式選擇

燃燒器是鍋爐低碳燃燒系統(tǒng)的重要組成部分，其中，可供選擇的燃燒器為水平濃度燃燒器與垂直濃度燃燒器2種。水平濃度燃燒器在工作中，可分離水平方向煤粉的濃淡，且具有射流偏向爐膛中心、徑向卷吸能力。而垂直濃淡燃燒器可對(duì)垂直方向的煤粉濃淡分離，將燃燒組不知道垂直方向，實(shí)現(xiàn)“濃濃-淡淡-濃濃”的布置方式，達(dá)到宏觀分離的目的。該電廠在具體改造中，選用WR燃燒器，運(yùn)用一次風(fēng)氣流通過燃燒器進(jìn)口彎頭時(shí)的離心力，實(shí)現(xiàn)濃淡氣流的分離，再將兩股氣流維持到煤粉噴嘴，設(shè)置回流區(qū)，實(shí)現(xiàn)迅速加熱，可保障文燃能力，抑制NOx的生成。

2.2 高級(jí)復(fù)合式空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)

可對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)一步保障鍋爐的低氮燃燒能力。該電廠在具體的改造中，利用該項(xiàng)技術(shù)，保持煤粉管道與制粉管道不便，更換一次、二次風(fēng)噴嘴，并在燃燒器上增加LOFA、HOFA燃盡風(fēng)噴嘴。再于主風(fēng)箱上設(shè)置4層WR粉煤噴。此外，通過高級(jí)復(fù)合式空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)，借助可上下擺動(dòng)的緊湊燃盡風(fēng)、高低、位燃盡風(fēng)，輔助風(fēng)噴嘴、WR粉煤噴嘴。這種高級(jí)復(fù)合式空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)，可以有效控制NOx，滿足低氮燃燒系統(tǒng)的需求。該電站，則運(yùn)用的高級(jí)復(fù)合空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)，進(jìn)一步鍋爐進(jìn)行改造。

2.3 控制NOx的消旋燃盡風(fēng)與高低位燃盡風(fēng)

在具體的鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)中，用緊湊燃盡風(fēng)與高低位燃盡風(fēng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣系數(shù)的多級(jí)控制。該電站改造中，配置HOFA、LOFA風(fēng)箱，且噴嘴可±30°，上下擺動(dòng)，水平方向能實(shí)現(xiàn)±20°擺動(dòng)。再對(duì)爐膛內(nèi)部進(jìn)行改造，將內(nèi)部分成三個(gè)區(qū)域，其中一個(gè)區(qū)域?yàn)镹Ox還原區(qū)域，用于控制排放NOx量。

2.4 新增鍋爐燃燒器貼壁風(fēng)系統(tǒng)

于一次風(fēng)、煤粉風(fēng)室出口端，布置向火側(cè)與背火側(cè)貼壁風(fēng)噴口，促使貼壁風(fēng)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。風(fēng)量的設(shè)計(jì)中，最大風(fēng)量為總風(fēng)量的3%。且在實(shí)際的工作中，需要保障新貼壁風(fēng)系統(tǒng)能夠與其他改造相配合，積極推動(dòng)改造效果，遏制NOx排放量。

3 鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整

結(jié)合上述基本改造方案，對(duì)具體系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整方法進(jìn)行優(yōu)化，滿足實(shí)際使用需求，保障低氮燃燒系統(tǒng)的性能，詳細(xì)的運(yùn)行調(diào)整措施如下。

（1）結(jié)合燃煤種類與負(fù)荷情況進(jìn)行配風(fēng)。其中，煙煤可進(jìn)行中等風(fēng)，褐煤則配置少風(fēng)，無煙煤則多風(fēng)。具體配風(fēng)中，下風(fēng)門開30～50%，中風(fēng)門應(yīng)≥10%，上層應(yīng)50～70%。

（2）分層配煤。配煤過程中，應(yīng)根據(jù)具體燃煤的種類，實(shí)現(xiàn)配置。按照上中下的方式，對(duì)貧煤、褐煤和煙煤進(jìn)行分層配置。此外，需要注意對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行控制，應(yīng)盡可能的控制煤粉細(xì)度，并得到最終的經(jīng)濟(jì)細(xì)度，降低NOx生成量。

（3）氧量的控制。這部分的運(yùn)行調(diào)整則根據(jù)具體工況控制，其中，褐煤的氧量為2%，煙煤為2.5～3%，無煙煤則控制在3.5～4%。

（4）熱工自動(dòng)化優(yōu)化。結(jié)合煤量控制曲線，展開調(diào)整和優(yōu)化，其中減水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化中，可通過增加一次調(diào)頻鍋爐主控前饋的方式，進(jìn)一步強(qiáng)化鍋爐的負(fù)荷響應(yīng)能力。再對(duì)其他系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保鍋爐可靠運(yùn)行。

（5）綜合性能的持續(xù)調(diào)整。具體的調(diào)整內(nèi)容包括燃料變化，這部分可借助配煤與調(diào)整結(jié)合的方式。如：調(diào)整低氮燃燒+SCR組合，這樣可以控制NOx排放，降低排放量，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需求。再結(jié)合氣候與負(fù)荷情況，對(duì)于低溫低和負(fù)荷低的情況，可對(duì)SCR的負(fù)擔(dān)進(jìn)行調(diào)整，使之縮小，從而實(shí)現(xiàn)綜合性能的調(diào)整。

結(jié)束語：本文結(jié)合實(shí)際情況對(duì)鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造鍋爐運(yùn)行調(diào)整進(jìn)行研究，具體的研究中，以某一火電廠鍋爐為例，先分析該電廠的鍋爐燃燒情況，確認(rèn)該電廠需要實(shí)施有效的鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)改造。之后，通過多種改造技術(shù)的結(jié)合，確認(rèn)具體的改造方案，包括燃燒器、高級(jí)復(fù)合式空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)、燃盡風(fēng)等的改造，滿足實(shí)際NOx控制需求。最后，對(duì)低氮燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)整進(jìn)行分析，從多個(gè)角度合理調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行，保障系統(tǒng)的可靠性。實(shí)現(xiàn)鍋爐的改造，降低鍋爐工作對(duì)環(huán)境的影響，推動(dòng)電廠的發(fā)展。