火電廠鍋爐低氮燃燒改造與運行優(yōu)化調(diào)整

王興新

【摘要】在當前，我國經(jīng)濟社會處在不斷發(fā)展的階段中，對電力資源的需求也不斷提高，特別是在當前電力資源成為人們生活和生產(chǎn)的重要支撐，無論是生活日常還是科技發(fā)展進步，都需要電力資源的支持。對此，為滿足國家的可持續(xù)發(fā)展道路，就要相應的實施火電廠鍋爐低氮燃燒改造，從根本上解決火電廠的污染問題。在本文中，分析了火電廠鍋爐的低氮燃燒改造，希望為相關研究提供參考，促進電力發(fā)展的不斷優(yōu)化。

【關鍵詞】火電廠鍋爐;低氮燃燒;改造;運行;優(yōu)化

在我國，發(fā)電方式各種各樣，其中有核電、水力、火力、風力等數(shù)種發(fā)電方式。但就以當前中國的科技水平來說，其火力發(fā)電還是主要產(chǎn)電方式。雖然其火力發(fā)電產(chǎn)出的電力資源相當可觀，但是該類產(chǎn)電方式對環(huán)境的污染較為嚴重，有時會達到一個無法接受的程度。為了減少環(huán)境污染，本研究分析了火電廠鍋爐低氮燃燒改造與運行優(yōu)化調(diào)整策略。

一、火電廠概述

（一）火電廠

火電廠其實是火力發(fā)電廠的簡稱，火電廠的主要產(chǎn)電方式就是通過一定的可燃物，目前主要是煤炭資源，充當燃料，將各類型能源轉化數(shù)次過程最終產(chǎn)出電能。其產(chǎn)電的過程，大致是煤炭燃料在經(jīng)過燃燒后，使得鍋爐中的熱水沸騰生成蒸汽，將其中燃料的化學能轉變?yōu)闊崮埽洚a(chǎn)出的蒸汽積攢到一定程度后，其壓力使得汽輪機進行旋轉，從而將熱能轉變?yōu)闄C械能，即汽輪機帶動發(fā)電機高速旋轉，最終將機械能轉變?yōu)槿藗兯枰碾娔?，即電力資源。對于火力發(fā)電來說，往往會用到主要的原動機，這類原動機就是指蒸汽機或者說是燃氣輪機，有些較為落后的發(fā)電站則會使用到內(nèi)燃機，其工作原理都是通過高溫、燃氣、高壓蒸汽使得透平變成低壓空氣和冷凝水的壓降產(chǎn)生電力資源的。

（二）低氮燃燒技術情況

降低NOx排放，能夠對大氣污染進行有效控制。該過程中，以低氮燃燒技術為主，煙氣脫硝技術為輔。其中，低氮燃燒技術與NOx生成機理存在關聯(lián)性，主要構成元素有低氧燃燒、煙氣再循環(huán)等。通過在縱向位置設置燃燒器，促進氧化還原、主還原、燃盡區(qū)三個板塊的形成。該過程中，還能夠依據(jù)各鍋爐情況，在合適的位置歸放燃燒器，便于鍋爐內(nèi)部有機染料和配風低溫、低氧燃燒，并實現(xiàn)分區(qū)和分級，從而對NOx排放量進行有效控制，達到良好的清潔燃燒效果。

二、低氮燃燒器改造方案

（一）優(yōu)選燃燒器

依據(jù)實際要求，制定科學的低氮燃燒器改造方案，以此為參照，對燃燒器進行優(yōu)選。水平濃淡燃燒器和垂直濃淡燃燒器在國內(nèi)應用普遍。前者主要作用是分離水平方向煤粉，使其濃淡分開，在爐內(nèi)脫硫工作中應用普遍，射流偏向爐內(nèi)中心位置，具備很強的徑直卷吸能力和風包煤效果。垂直濃淡燃燒器與其原理相同，使用過程恰相反，著重負責垂直方向煤粉分離工作，實施效果非常好。燃燒器類型選擇切忌盲目，除了把爐內(nèi)濃淡煤粉隔開之外，還要全面掌握分離比例、各類參數(shù)情況等，嚴禁爐內(nèi)有低氮殘留。

（二）改造主燃燒器

改造主燃燒器時，不僅要對主燃燒器標準高度進行確定，還要對四角風箱風道、擋板風箱位置等進行科學固定，更換全部噴口、彎頭等，確保各構件均達標。最末層以軸向插入式等離子燃燒器形式存在，還要對余下一次風燃燒器進行更改，使其轉換為濃淡燃燒器，上濃下淡或者下濃上淡。該背景下，高耐熱性鋼板應用效果好，使四層中間二次風噴口保持封閉狀態(tài)，同時更換余下的二次風噴口，還要兼顧貼壁風噴口布置，確保水冷壁表層有足夠的氧氣，避免因氧氣量不達標，出現(xiàn)圍爐內(nèi)溫度過高、結渣，發(fā)生腐蝕。除此之外，還需要更改其余二次風噴口，使射流方向發(fā)生改變，對一次風射流方向和其他二次風噴口角度進行重點控制，使前期缺氧燃料和后期供給氧得到充分混合。

（三）科學設計OFA噴口和二次風

盡管鍋爐燃燒系統(tǒng)相對比較復雜，但OFA噴口結構則比較簡單，在業(yè)內(nèi)備受青睞。實踐中，需要在原有系統(tǒng)基礎上再次對OFA噴口進行應用，發(fā)揮其優(yōu)勢的同時，兼顧反切性能，對爐內(nèi)氣流進行有效控制，使爐內(nèi)出煙口溫度正常。假使原OFA噴口尺寸、風速設置、風量等各指標等不能夠契合低氮燃燒技術改造要求，可直接封堵耐熱版，也可以對其進行二次改造。將大比例二次風布置在燃燒器上端，便于分級燃燒爐內(nèi)空氣，減少氮氧化物，使鍋爐得到充分燃燒。同時，還要在二次風設計中，考慮燃盡區(qū)位置、大小等指標。

三、低氮燃燒運行方案的優(yōu)化對策

（一）對一二次風和周界風進行優(yōu)化和調(diào)整

風量變化會對氮氧化合物濃度產(chǎn)生影響，如果風量過大，爐內(nèi)氧氣含量和氮氧化合物濃度都比較低。依托機組各功率運行情況調(diào)整，對比正倒寶塔等配風方法，可知，倒寶塔配風運行產(chǎn)生的氮氧化物少，不會影響大氣。綜合考量氮氧化物、鍋爐燃燒效率對等指標，將各層二次風開度作為重要控制元素，且不得超過70%，上層二次風開度和各層周界風開度分別在35%和15%-20%之間，給出優(yōu)化調(diào)整方案。

（二）對燃燒器擺角和燃盡風進行調(diào)整

分析低氮燃燒時氮氧化物生成量，調(diào)整燃燒器擺角和燃盡風非常關鍵。調(diào)整燃盡風擺角，使之向上傾斜，既能夠規(guī)避鍋爐兩側氣溫偏差，還能夠達到良好的擺角運行效果，縮短運行時間。燃盡風優(yōu)化調(diào)整，穩(wěn)定鍋爐內(nèi)總分量的同時，依據(jù)具體運行情況，使燃盡風擋板增大，對氮氧化物排放量和飛灰參數(shù)進行有效控制。

（三）對爐內(nèi)含氧量進行調(diào)整

事實上，科學調(diào)整爐內(nèi)含氧量，也能夠優(yōu)化低氮燃燒運行過程。通過對爐內(nèi)含氧量進行控制，避免生成太多氮氧化物。當爐內(nèi)含氧量比較低時，會排出少量氮氧化物。但試驗表明，倘若爐內(nèi)含氧量太低，會增加飛灰可燃物。為避免這種情況，要科學控制爐內(nèi)氧量，以2.5%-3.5%為宜。除了對火電廠氮氧化物排放量進行有效控制，還要對鍋爐燃燒效率進行兼顧。

四、結束語

綜上所述，在火電廠鍋爐低氮燃燒改造中，需要很強的工藝標準和技術，并且對專業(yè)要求十分嚴格，需要十分復雜的流程。但是該工作能夠顯著提高鍋爐的燃燒工作效率，有效控制氮氧化物排放量，保證火電廠的日常工作質量。在當前，人們的環(huán)保意識不斷提高，相關從業(yè)人員更需要加強鍋爐低氮燃燒的升級改造，提高設備性能，取得經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙重提高。

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