摘要：为了降低NOx排放，在600MW锅炉上进行了燃烧调整试验。通过改变氧量、一次风速、二次风配风方式、磨煤机运行组合方式等，研究不同运行参数变化对NOx排放浓度和锅炉效率的影响。试验表明：随着氧量的减少，NOx排放浓度降低；束腰型配风方式NOx排放浓度低于均等配风，锅炉效率基本不变；磨煤机运行组合方式对NOx排放浓度和锅炉效率的影响相反。
关键词：燃烧调整；NOx排放；锅炉效率
1.前言
电厂燃煤锅炉是我国NOx排放的主要来源之一，控制NOx生成和排放的主要方法有：选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SCNR）技术、低NOx燃烧器、再燃技术等。对电厂而言，最实用的方法是通过燃烧调整，降低NOx的排放，成本少，效果明显。本文针对某600MW锅炉进行了燃烧调整试验，研究不同运行参数变化对NOx排放浓度和锅炉效率的影响。燃煤电厂NOx的生成主要分为热力型（thermalNOx）、燃料型（fuelNOx）、快速型（promptNOx），其中燃料型NOx占电站锅炉NOx生成的75%～90%。学者们根据不同NOx生成机理开发了不同降低NOx生成和排放的方法，主要有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、空气分级、燃料分级以及烟气再循环。对于已投运的机组，降低NOx最直接、最快捷的的方法是通过燃烧优化调整实现减排的目的。
2.设备简介
该600MW锅炉为某锅炉厂生产的DG1900/25.4-Ⅲ型超临界压力、一次再热、固态排渣直流锅炉，设计煤种为晋南贫煤。采用前后墙对冲燃烧方式。前、后墙各布置3层旋流燃烧器，每层5只，共30只燃烧器。在最上层燃烧器上方，前、后墙各布置一层燃尽风喷口，每层布置5只，共10只燃尽风喷口，见图1。锅炉主要设计参数见表1。
图1燃烧器布置示意图
表1锅炉主要设计参数
3试验方法
试验根据GBl0184—88《电站锅炉性能试验规程》，采用改变单一参数，保持其他参数不变的单因素调整试验法进行。试验期间，机组负荷保持在600MW。利用网格法设置温度测点，用标准铠装热电偶测量空预器出口烟气温度，每5min测量一次。按等截面划分原则设置烟气取样点，采用烟气分析仪测量空预器进、出口烟道内烟气成分，每5min采样一次。试验前从给煤机落煤管上取原煤样品，每30min采集一次煤粉、飞灰、炉渣试样。利用数据采集系统每5min打印一次锅炉有关试验数据。试验期间保持煤质基本稳定。
4试验结果分析
4.1氧量的影响
针对氧量单因素变化，共进行了三个工况的试验，试验结果见表2。
表2不同氧量的试验结果
由表2可见，当氧量由3.5%增加到4.2%时，NOx排放浓度增加。这是因为氧量增加，燃烧区域的氧浓度增高，增加了燃料中氮的中间产物与氧反应的可能性，燃料型NOx的生成量随之增加。同时，由于炉内氧量的增加，燃烧区域温度水平增高，热力型NOx的生成量也增加，因此，NOx总的排放量增加。此外，随着氧量的增加，促进了煤粉颗粒的燃烧和燃尽，q4降低，但由于烟气量增加，q2增加，则q2+q4随着氧量增加存在一个先减少后增加的过程，所以在氧量为3.9%时，锅炉效率最高。综合NOx排放浓度和锅炉效率，将省煤器出口氧量控制在3.9%时整体运行效果较好。
4.2一次风速的影响
由于一次风速的变化对制粉系统的影响较大，试验只对一次风速进行了小幅度的调整，试验结果见表3。
表3不同一次风速的试验结果
由试验结果可知，当一次风速小幅度增加时，对NOx排放浓度的影响很小。由于一次风量很小，而NOx的生成主要通过调整二次风来控制燃烧中心区域的氧量，因此，一次风速的小幅度变化对NOx的生成没有明显的影响。但一次风速增加，使得煤粉颗粒进入炉膛的速度加快，推迟了煤粉的着火，降低了燃烧区域温度使炉内辐射换热减少从而增加了排烟温度，使q2增加，同时也缩短了煤粉颗粒在炉内的停留时间，不利于其燃尽，增大了q4，因而锅炉效率降低。
4.3二次风配风方式的影响
试验过程中二次风的配风方式有均等配风和束腰型配风。不同配风方式下燃尽风挡板开度和各层燃烧器二次风挡板开度见表4。
表4不同二次风配风方式的试验结果
从表4可知，束腰型配风NOx排放浓度低于均等配风，由于束腰型配风上、中层燃烧器二次风减小，降低了主燃烧区域的氧量，不仅降低了该区域的火焰温度又抑制了燃料中氮的中间产物与氧的结合，因此NOx的生成量减小。两种配风方式下q2和q4基本不变，锅炉效率没有明显变化。
4.4磨煤机运行组合方式的影响
改变磨煤机运行组合方式共进行了三个工况的试验，试验结果见表5。
表5不同磨煤机运行组合方式的试验结果
从表5可知，当停运最上层的C层燃烧器，即采用ABDEF磨煤机组合方式时，NOx排放浓度是三个工况中最小的，因为在这种磨煤机组合方式下，主燃烧区域位置低，与燃尽风喷口的距离大，有利于NOx的还原，从而降低了NOx的排放。而当磨煤机组合方式为ABCEF，即停运最下层燃烧器中的B层时，不利于NOx的还原，因而其排放浓度是最高的。ABCDE磨煤机组合方式下NOx排放浓度是居中的。磨煤机运行组合方式对锅炉效率的影响正好与之相反，在ABCDF磨煤机组合方式时，由于主燃烧器与炉膛出口距离大，有利于煤粉颗粒的燃尽，q4小，同时炉膛出口烟温低排烟温度也低，q2也小，因而锅炉效率最高。ABCDE组合方式下锅炉效率居中，ACDEF组合方式下锅炉效率最小。
5.结束语
（1）氧量对NOx排放浓度和锅炉效率都有较大影响。随着氧量的增加，NOx排放浓度增加，q4降低，q2增加。一次风速变化对NOx的排放浓度没有明显影响，但随着一次风速的增大锅炉效率降低。
（2）不同二次风配风方式下，束腰型配风方式NOx排放浓度低于均等配风，锅炉效率没有明显变化。
（3）磨煤机运行组合方式对NOx排放浓度和锅炉效率的影响相反。采用ABCEF磨煤机组合方式时NOx排放浓度最小，锅炉效率最高。
参考文献：
[1]邵伟涛.燃煤电站锅炉低氮燃烧与SCR脱硝协同优化技术研究[D].上海电力学院，2017.
[2]张伟，于丽新.锅炉燃烧调整对NO_x排放影响的研究[J].东北电力技术，2011，32（12）：38-40.
论文作者:张宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/18
标签：锅炉论文; 组合论文; 浓度论文; 方式论文; 效率论文; 氧量论文; 风速论文; 《基层建设》2019年第6期论文;