【摘 要】节能减排是我国可持续发展的一项长远发展战略，是我国的基本国策。当前，实现节能减排的目标面临着十分严峻的形势。氮氧化物是火力发电厂锅炉排放的大气污染物之一。锅炉的运行排放着大量的氮氧化物，本文就发电厂锅炉的运行产生氮氧化物的原理，以及低氮燃烧运行中存在的问题，探讨如何降低锅炉烟气中的氮氧化物的含量，有效地实现节能减排的目的。
【关键词】锅炉；低氮燃烧；问题；防范措施
引言
随着经济的发展，人们的环保意识逐渐加强，环境治理已经成为人们经济生活中的重要组成部分。国家对环保的治理力度也不断加大，环保指标逐步提升，对于关乎国计民生的电力生产影响重大，如何向设备要经济效益，如何向设备要环保指标，已成为大家共同关注的问题。
一、锅炉氮燃烧产生原理
1、燃料类型的NO
燃料型类型的NO产生的方式是以化合物形式存在于燃料中的氮原子，在锅炉燃烧过程中被氧化而生成的。其生成温度为600～700摄氏度，化石燃料中的氮通常是煤炭燃烧过程中产生的NOX的最主要的来源，通常燃料类型的NO相比其他类型的NO更加容易的生成。通常在锅炉中的NOX的60%～80%是由于燃料燃烧形成的，燃料中的氮比空气中的氮容易生NO，在实际生产中由于燃煤种类的不同，燃烧产生气体中的含氮量有所不同。
2、热力类型的NO
一般是空气中的氧气和氮气在高温下所产生的，在锅炉中通过燃烧NOX生成，而在此类型下，在空气中对氮转化为氧化物的各种影响因素中，温度是一个非常大的影响因素，根据研究表明，当锅炉中的燃烧温度在1500摄氏度之上的时候，NO的生成量会成指数规律性增加，在高温下停留的时间，氧气浓度大小和NO的形成成正比，假如在高温下停留的时间减少，氧气浓度降低的时候就能够在一定的范围内降低NOX产生的数量。
3、快速类型的NO
产生快速类型NO的原理是氮分子在锅炉内火焰边缘燃烧的过程中快速形成的，一般需要参与碳氢化合物来完成，影响因素同样为氧气和锅炉内温度的含量，在温度在升高时，其转化率渐渐提高，但实验发现，快速类型产生的NO在锅炉所有的氮氧化物中，其占有的比例不到5%，所以通常情况下可以忽略不做考虑。
二、锅炉低氮运行中遇到的问题
1）锅炉低负荷状态，主蒸汽温度下降，减温水调整门关闭，最后被迫采取关闭减温水截门的方式提高主蒸汽温度，主蒸汽温度难以达到额定值。
2）炉膛大量掉焦，堵住灰渣沟，组织人力多次疏通清理灰渣沟。
3）锅炉多次发生备用喷燃器结焦堵塞喷燃器。
4）一级过热器低温段管壁超温，多个温度测点观察管壁温度升高，最高达595℃，经判断是过热器结焦所致，对此进行相应的燃烧调整后，大量掉焦。
5）锅炉排烟温度高于设计值10℃以上。
6）锅炉底部排渣可见灰水呈黑色，并有较多未燃尽的煤粉颗粒。从飞灰取样管可见有一定数量的细小煤粉颗粒。
三、锅炉低氮运行中遇到的问题的预防措施
1、严格控制炉膛温度
控制炉膛温度可分为预防和运行期间调节两个方面。保证换热器表面清洁是预防炉膛超温的有效手段之一，在换热器表面清洁的条件下，换热器能够正常工作，炉膛中燃料燃烧产生的热量能够被及时带走，因此炉内不会超温，热力型能够得到较好的控制。因此，应对水冷壁、过热器等受热面定期检修，避免水冷壁结渣、过热器积灰结垢等现象。此外，选用高挥发分的煤种也能够有效预防炉膛超温，挥发分较高的煤受热后能够产生大量可燃气体，有助于燃烧，因此能够在较低的温度下稳定燃烧，有利于降低炉膛温度，防止热力型生成。
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在锅炉运行期间，采用加快烟气流速、乏汽回炉等方法也能够有效调节炉膛温度，降低热力型的生成。
2、采用空气分级燃烧
为了使在燃烧时排放气体中氮氧化物有效降低其含量，从燃烧的过程中对问题进行解决，在目前来说，是使用较为广泛的技术之一。空气分级燃烧技术是把燃烧所需要的空气进行分级的送入炉内，使燃料在炉内进行分级分段燃烧。燃烧区的氧浓度对每种类型NOX的生成都有非常大影响。当超量的空气系数α<1，在“贫氧燃烧”的情况时，抑制NOX的生成量有着非常明显的效果。按照这一原理，把供给燃烧区的空气量降低到全部燃烧所需要使用空气量的70%左右，从而使燃烧区的氧浓度降低，同时也对燃烧区的温度水平降低。因此，第一级燃烧区的主要作用就是对NOX抑制生成，并推迟燃烧过程。燃烧过程中所需要的其余空气则是通过燃烧器上的燃烬风喷口送入炉膛混合第一级所产生的烟气，整个燃烧过程完成。
3、治理漏风降低排烟温度
1）观察炉膛火焰完毕后，随手关闭看火门，发现不密严及时联系检修处理。日常巡检中，对人孔门、防爆门、炉膛顶部、水平烟道受热面连接处及炉膛防爆梁四角连接处等易漏风处进行重点检查并及时联系检修处理。
2）停炉检修期间安排好锅炉本体、空气预热器、烟道及电除尘堵漏工作。
3）锅炉在运行中，无论是运行制粉系统还是检修制粉系统，要严密关闭给煤机的检查孔、冷风门，防止冷风漏入制粉系统。对运行制粉系统高温炉烟混合室出口伸缩节、高温炉烟管连接法兰、风扇磨煤机大门进行检查，发现漏风点联系检修处理，以保持其严密状态。
4）投入吹灰改善传热效果，并可预防结渣和堵灰，提高锅炉效率。
5）对各磨煤机挡板进行精细调整，制定最佳位置即保证磨煤机的制粉细度又能满足制粉需要。对磨煤机的回粉管加强检查，发现回粉不畅时及时进行处理，防止磨煤机分离器回粉管堵。燃料除铁器投入，减少上煤中的铁丝炮线，减少磨煤机回粉管堵塞，有效的控制锅炉排渣和飞灰中的可燃物。
6）控制炉膛出口烟气温度防止过热器结焦。燃用褐煤的灰软化温度1160℃，变形温度1210℃。褐煤在气化反应性上的测试为900℃或950℃时就已反应完毕。炉膛出口温度应控制在900℃以内。
4、选用最佳风扇磨煤机运行方式控制炉膛结焦
1）220t/h锅炉采用任意3台风扇磨煤机运行。风扇磨煤机制粉分配可采用上下不均衡方式，负荷在75%以下时，风扇磨煤机制粉分配采取上大下小方式运行，同时风扇磨煤机运行采取一下二上倒塌式燃烧方式。负荷在90%以上时，风扇磨煤机制粉分配采取上小下大方式运行，同时风扇磨煤机运行采取二下一上正塌式燃烧方式。
2）410t/h锅炉负荷在75~90%时，可选用四台风扇磨煤机运行，运行方式采取正对角、斜对角运行方式。根据风扇磨煤机的制粉出力状态，控制给煤机转数，均衡调整风扇磨煤机制粉量，控制制粉偏差在10%以内，防止火焰偏斜。炉膛出口两侧烟气偏差控制在80℃以内。
结语
低氮燃烧技术在应用过程中主要是在氮氧化合物的产生机理的基础上，通过在技术上和操作上的改进，从而实现氮氧化合物排放量的降低。在具体实施过程中，通过对燃烧器进行改时，重新划分燃烧器的分层结构，从而在确保氮氧化合物排放量降低的同时，也有效地确保了电厂锅炉燃烧效率的提高。同时通过对鼓风力度和速度的有效控制，可以在各层之间实现差异化送风，有效地满足了各层燃烧过程中对风量的需求，确保了燃烧效率的提高。另外，在低氮燃烧技术应用过程中，还加大了设备改进和废气处理的力度，确保了低氮燃烧技术在应用过程中的效果的显著性，实现了氮排放量的真正减少，为环境保护起到了积极的促进作用。
参考文献
【1】岑可法，姚强，骆仲泱等.燃烧理论与污染控制[M].北京：机械工业出版社，2004.
【2】阎志勇，张慧娟，邱广明.锅炉分级燃烧降低NOx排放的技术改造及分析[J].动力工程，2000，20（4）：764～769.
【3】董利，李瑞扬.炉内空气分级降低NOx燃烧技术[J].电站系统工程，2003，19（6）：47～49.
论文作者:吕兆荣
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/25
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 制粉论文; 温度论文; 风扇论文; 磨煤机论文; 燃料论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;