鍋爐燃燒調(diào)試研究

閆海斌

摘?要： 近年來(lái)我國(guó)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)逐漸趨嚴(yán)，在燃煤電廠排放的大氣污染物中，氮氧化物（NOx）因?yàn)閷?duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重破壞，所以成為火電廠重點(diǎn)控制排放指標(biāo)之一。因此，通過對(duì)鍋爐燃燒調(diào)整來(lái)減少燃煤電廠NOx的排放污染物刻不容緩。

關(guān)鍵詞： 特點(diǎn);調(diào)試;研究

【中圖分類號(hào)】TK6?????【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?????【文章編號(hào)】1674-3733（2020）23-0167-01

1?國(guó)內(nèi)外燃燒器特點(diǎn)

國(guó)內(nèi)幾家燃燒器廠家燃燒器低氮原理基本相同，煤粉濃淡分離，或外濃內(nèi)淡或外淡內(nèi)濃，空氣分級(jí)燃燒，較大的燃盡風(fēng)率，來(lái)降低NOX。燃燒器結(jié)構(gòu)也大同小異，均有中心風(fēng)，一次風(fēng)管內(nèi)設(shè)計(jì)安裝有煤粉濃縮作用的臺(tái)階或濃縮環(huán)等，二次風(fēng)分外二次風(fēng)和內(nèi)二次風(fēng)，部分廠家有內(nèi)直流風(fēng);外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度均可調(diào)節(jié)，內(nèi)二次風(fēng)旋流強(qiáng)度部分廠家可調(diào)節(jié)，外二次風(fēng)和內(nèi)二次風(fēng)的風(fēng)量部分廠家可單獨(dú)調(diào)節(jié)。新版《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》以來(lái)，低氮燃燒器廠家經(jīng)過近幾年的摸索，以及國(guó)內(nèi)火電機(jī)組的大量改造，國(guó)內(nèi)低氮燃燒器改造廠家的燃燒器低氮效果已經(jīng)相對(duì)成熟，通過燃燒器改造后機(jī)組NOX排放均能達(dá)到很好的效果。但低氮燃燒器改造后帶來(lái)的負(fù)面效果在機(jī)組大量改造后也日益明顯和突出。主要集中以下幾個(gè)方面：

（1）鍋爐效率下降。改造后由于極度空氣分級(jí)燃燒器，大量燃盡風(fēng)的使用，造成燃燒器區(qū)域缺氧，燃料燃燒不充分，飛灰含碳量上升;火焰中心上移，造成排煙溫度上升;鍋爐效率下降。

（2）鍋爐受熱面超溫。主燃燒區(qū)域未燃燼燃料，為保證燃料燃燼使用大量燃盡風(fēng)，導(dǎo)致火焰中心上移，帶來(lái)了鍋爐受熱面超溫問題。

（3）高溫腐蝕。隨著煤價(jià)高企，火力發(fā)電廠經(jīng)營(yíng)形勢(shì)嚴(yán)峻，為控制成本大量摻燒低價(jià)位的高硫分煤種;低氮改造后，大量燃盡風(fēng)的使用造成主燃燒區(qū)域缺氧，使水冷壁附近煙氣處于還原性氣氛，由于缺氧，硫的完全燃燒和SO2的形成困難，生成H2S可與受熱面金屬直接反應(yīng)，因H2S是還原性介質(zhì)，比氧化性氣氛更具有腐蝕性，H2S濃度越高腐蝕速度越快，同時(shí)還原性氣氛導(dǎo)致灰熔點(diǎn)溫度的下降和灰沉積過程加快，從而更加會(huì)導(dǎo)致水冷壁的結(jié)焦和腐蝕;鍋爐低氮燃燒器改造后，國(guó)內(nèi)大部分電站鍋爐水冷壁出現(xiàn)了不同程度的高溫腐蝕，水冷壁管壁厚減薄，強(qiáng)度降低，影響鍋爐安全運(yùn)行。

2?NOx的生成機(jī)制

煤粉在燃燒過程中會(huì)生成三種類型的NOx：一是熱力型NOx，熱力型NOx是空氣中的氮?dú)馀c氧氣在高溫下反應(yīng)生成的。溫度對(duì)熱力型NOx的生成具有決定性作用。隨著溫度的升高，并且達(dá)到1 500℃以上時(shí)，熱力型的NOx生成速度迅速增大，熱力型NOx占到總生成量的25%～35%。二是燃料型NOx，燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃燒過程中發(fā)生熱分解，并進(jìn)一步氧化而生成的。當(dāng)燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600～800℃時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生燃料型NOx，而且燃料型NOx生成不僅與火焰附近氧濃度有關(guān)，還與燃燒溫度相關(guān)。一般燃料型NOx占到總生成量的75%～90%。三是快速型NOx，快速型NOx是燃料在燃燒時(shí)，空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)（如HC）反應(yīng)生成，其轉(zhuǎn)化率取決于空氣過剩條件和溫度水平。與熱力型和燃料型NOx的生成量相比，快速型NOx的生成量要少很多。

3?影響NOx生成的因素及分析

3.1?磨煤機(jī)運(yùn)行方式的影響

改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式與氮氧化物之間的運(yùn)行曲線下頁(yè)圖2所示，發(fā)現(xiàn)NOx生成量與磨煤機(jī)運(yùn)行方式的改變有很大的關(guān)系，通過脫硝入口NOx曲線來(lái)看，當(dāng)ABDEF（AD為下層磨，BE為中層磨，CF為上層磨）磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，脫硝入口NOx濃度較低，在進(jìn)行CE磨切換時(shí)，脫硝入口NOx大幅上升后并保持。這是因?yàn)?，在啟?dòng)C磨煤機(jī)（上層磨）時(shí)，由于大量的一次風(fēng)進(jìn)入爐膛，造成鍋爐氧量在短時(shí)間內(nèi)快速增加，脫硝入口NOx濃度也大幅度上升。在停運(yùn)中層E磨時(shí)，脫硝入口NOx還是維持在較高的水平，通過分析，上層磨運(yùn)行時(shí)，一方面是由于煤粉著火位置更接近火焰中心，爐內(nèi)局部熱負(fù)荷較高，產(chǎn)生的NOx必然會(huì)升高，另一方面是燃盡風(fēng)與主燃燒器還原區(qū)高度降低，對(duì)于NOx還原所需的空間不夠，沒有實(shí)現(xiàn)較好的NOx還原作用。因此，在磨煤機(jī)運(yùn)行方式上，要合理安排磨煤機(jī)組合方式，應(yīng)盡量避免停運(yùn)中、下層磨煤機(jī)。

3.2?燃煤煤質(zhì)影響

在燃用高灰分煤種時(shí)，脫硝入口NOx濃度會(huì)大幅升高。通過分析發(fā)現(xiàn)在鍋爐燃用高灰分煤種時(shí)，磨煤機(jī)難磨系數(shù)增大，如果在保證煤粉細(xì)度不變的情況下，磨煤機(jī)運(yùn)行電流會(huì)大幅升高，石子煤排放量也會(huì)持續(xù)增多，在運(yùn)行中防止磨煤機(jī)堵磨事件發(fā)生，通常要開大磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門來(lái)增大磨煤機(jī)的通風(fēng)量。由于磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門逐漸開大，磨煤機(jī)出口溫度也會(huì)逐漸上升，磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)門在投自動(dòng)的情況下，逐漸開大參與調(diào)節(jié)，來(lái)控制磨煤機(jī)出口溫度，由于磨煤機(jī)冷風(fēng)門的開啟，磨煤機(jī)通風(fēng)量增加，所以進(jìn)入鍋爐鍋爐總風(fēng)量會(huì)增加，這樣必然會(huì)導(dǎo)致脫硝入口NOx大幅度上升。所以在運(yùn)行中最好避免燃用高灰份煤種，如果無(wú)法避免，切不可六臺(tái)磨煤機(jī)全部燃用高灰份煤種，應(yīng)合理地進(jìn)行各臺(tái)磨煤機(jī)配煤摻燒，一是可以有效地降低脫銷入口NOx的生成，二是可以有效地降低磨煤機(jī)磨輥及磨盤的磨損量，延長(zhǎng)磨煤機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)。

4?結(jié)語(yǔ)

通過分析，得出結(jié)論：一是采用倒寶塔配風(fēng)方式，可以降低鍋爐脫硝入口的NOx排放量，但是采用這種配風(fēng)方式，主燃燒區(qū)氧量大幅降低，長(zhǎng)期缺氧運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，而采用縮腰配風(fēng)方式，調(diào)整合適的氧量，可以使鍋爐脫銷入口的NOx排放量比較低。氧量調(diào)整的要求，以控制CO生成量在規(guī)定范圍內(nèi)即可。二是加強(qiáng)入爐煤管理，燃煤的灰分和揮發(fā)分變化對(duì)鍋爐脫銷入口的NOx排放量影響也比較大，在運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)配煤摻燒，可以有效的降低鍋爐脫銷入口的NOx排放量。三是合理地布置磨煤機(jī)運(yùn)行方式，盡可能的減少上層CF磨同時(shí)運(yùn)行，對(duì)降低鍋爐脫硝入口NOx排放量非常有效。四是采用煙氣再循環(huán)，在鍋爐空預(yù)器前抽取一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t內(nèi)，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，這樣不但可以降低燃燒溫度，而且也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了鍋爐脫銷入口NOx的排放濃度。

參考文獻(xiàn)

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