摘要：现如今，我国进入经济快速发展的新时期，为满足国家对电厂的环境保护要求，很多电厂都进行了低氮燃烧器改造。为降低电厂低氮燃烧器改造对锅炉运行的影响，基于低氮燃烧器的主要技术特点，介绍了某电厂低氮燃烧器的实际改造情况，分析了影响低氮燃烧器改造效果的因素，并提出了一系列低氮燃烧器改造及运行建议，通过应用这些建议有助于进一步促进电厂低氮燃烧器的科学、合理改造，更好地满足电厂的节能降耗需求。
关键词：电厂锅炉;低氮燃烧器;改造;优化运行
引言
为满足燃煤火电机组的排放要求，众多在役锅炉陆续进行了低氮燃烧器改造。低氮燃烧器采用煤粉浓缩、分级送粉、降低燃烧器区域氧浓度和火焰温度等方法，大幅减少了炉膛出口的氮氧化物。但低氮燃烧器的特点决定了燃烧效率的降低，并改变了炉内温度场的分布，使燃烧稳定性相对降低，同时易产生炉内高温腐蚀、汽温偏离正常范围、壁温超限等问题。
1对降低NOx燃烧措施的简要分析
当前各大火力发电厂均引入了低氮燃烧器，从而有效降低锅炉在运行的过程中NOx的排放量，其主要运行原理为：通过低氮燃烧器能够将一次风划分成为两股风，即浓相和淡相，其中浓相靠近于内部，同火焰中心距离较近；淡相略远，同水冷壁相接触。浓相在内侧着火时，会产生具有较高温度的火焰，但是内侧氧气的浓度较低，因此不会产生过多的氮氧化合物；淡相在外侧燃烧，周围氧气的含量较高，但远离火焰温度较高的内侧，燃烧温度较低，从而降低了氮氧化合物的生成量。低氮燃烧器运行过程中要注意以下几点：第一，在燃烧的过程中必须控制空气系数，降低燃烧环境中氧气的含量，这样就能让煤炭在缺氧的环境中进行燃烧；第二，限制燃烧温度，在燃烧的过程中要保证温度不能过低，还要防止出现局部高温区域；第三，减少烟气处于温度较高区域的时间。降低NOx的主要技术有：低过量空气系数技术、燃料分级燃烧技术等。
2影响低氮燃烧改造效果的因素
2．1对过、再热汽温情况影响的研究分析
经过改造之后的低氮燃烧器中的燃烧器喷口比原先要低1m左右，在分析的过程中以底层燃烧器为基准，剩余燃烧器高度均向下发生了移动，这就导致火焰中心同时产生了下降，所有受热面所吸收到的热量随之降低，从而出口处烟温降低。经过改造之后的低氮燃烧器在再热汽温部分影响更大，由于锅炉机组具有协调缓慢的缺点，压力跟踪同调整不协调，极易造成超调的问题，还会导致汽温不稳定。除此之外，由于在进行一次和二次风配比的过程中要注意低氧燃烧，因此，汽温调整会受到一定的限制，整个调整时间无法缩短，机组运行效率得不到提升。为了确保出口的温度处于标准范围内，在低负荷阶段可以采取上层制粉系统，同时将火嘴高度适当调高，但是这种调整又会造成受热面温度过高，因此想要达到受热面温度不过高的前提下保证出口温度处于标准范围，这成为低氮燃烧器改造中的重要问题。在改造的过程中可以适当对燃尽风的喷口做出调整，如果将燃尽风的喷口调整成为向上摆动式，再热蒸汽的温度就会处于上升的状态，如果将燃尽风的喷口调整成为向下摆动式，再热蒸汽的温度就会降低直到处于标准范围内，因此，通过这个原理就可以在锅炉运行的过程中对低氮燃烧器做出适当的调整。
2.2入炉煤掺配原因导致锅炉结焦灭火
炉膛的结渣与高温腐蚀是电站燃煤锅炉一直存在的难题，结渣程度严重时甚至影响锅炉安全运行。随着低NOx燃烧技术的应用，主燃烧区内缺氧形成还原性气氛，使灰熔点降低，引起炉膛结渣、高温腐蚀;同时炉内分级燃烧造成火焰拉长、焦炭燃尽困难，导致炉膛出口处的受热面结渣。燃煤灰熔点温度影响锅炉结渣性能，对于燃用低灰熔点煤炭的锅炉，低氮燃烧器改造后大多会发生结渣问题，少数程度严重的甚至影响锅炉安全运行。
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2.3锅炉设计原因导致锅炉灭火
QD#1锅炉的燃烧器的设计之初的水平切角是可供调节的，通过锅炉的一些试验结果显示，经过低氮改造后的锅炉的A层会发生反切效应，这会造成锅炉内部的旋转气流的紊乱，由此引发风速的异常变化，锅炉燃烧时的稳定性大不如前，发生膛内熄火。SLQ#5燃烧器的改造工程不合理，燃烧分离器的反切角度的设计误差过大;改造设计破坏了原本的假想切圆，具体表现为二次风的切缘变大了，由于改造的过程中，水平和垂直方向钝体都发生了变化，二次风的旋转动力不够，无法维持国内火焰的稳定性，抗干扰的能力就会变弱，很容易造成火焰的跳动与贴壁。
3低氮燃烧器改造及运行措施建议
3.1对飞灰与锅炉效率影响的研究分析
在氮氧化合物形成的过程中，对其造成影响的主要因素有：燃烧火焰的温度、燃烧器区段氧气含量的浓度、燃烧产物处于高温区域的时间以及煤炭的质量等，根据这些影响因素要降低氮氧化合物可以从以下两个途径进行：第一，适当降低燃烧火焰的温度，避免出现局部温度过高的现象；第二，控制燃烧环境中空气系数，并且限制氧气的含量，这样就能保证煤粉可以在缺氧的环境中进行燃烧。经过改造之后主燃烧区普遍进行低氧燃烧，空气系数低，仅仅使用顶层的燃尽风进行燃烧，煤粉燃烧不会燃尽，在线飞灰采集显示飞灰偏大。锅炉中飞灰含量上升就会造成煤粉不完全燃烧，从而限制了锅炉的燃烧效率。在锅炉运行的过程中，飞灰颗粒过多也会导致其尾部受热面磨损上升，从而缩短锅炉的使用寿命。
3.2低氮燃烧器改造后燃烧优化调整工作
燃烧器在经过低氮化改造之后，必然需要将原有的燃烧方式进行修改，确保调整之后的方案能够满足安全要求，符合相关的超低氮排放标准。具体的就是要将NOX的排放量控制在安全浓度指标之内。应重点注意以下几点：1)燃烧器运行方式。低氮燃烧器的改造，着力点需要放在如何增强炉膛的额定温度与煤粉燃烧时的稳定性，尽可能避免出现燃烧器的突然停运或者是动力不足的状况。2)锅炉二次风配风方式。锅炉的二次风的配风方式应该满足一定的基本需求，保证主燃烧区域内富余的空气系数是在合理的范围之内;燃烧器需要停运时，应该将与之对应的风门适当地关小;风门的开合程度的确定由其对应的流量曲线来决定;锅炉运行过程中需要保证风箱的风压是正常的，能够满足风射流的刚性需求。3)锅炉运行氧量。将锅炉运行时的氧气含量控制在合理的范围之内，需要根据实际燃烧时的试验结果来确定锅炉燃烧时的最佳氧气含量。4)煤粉精细程度的控制。如果采用的是SOFA的燃烧分级技术，则需要对煤粉的精细度进行调节。
3.3燃烧器改造安装工作
在安装阶段，须按设计要求严格校准燃烧器水平角度。做好燃烧器安装偏转角测量及校核，燃烧器同角、同层摆动同步性测量及校核，确保燃烧器喷口尺寸、喷口轴线、燃烧器切圆直径符合设计要求。
结语
低氮燃烧器技术改造对锅炉运行的安全性、经济性、氮氧化物排放等方面均有一定影响，为确保改造后机组安全经济运行，改造前须做好低氮燃烧器改造方案论证与校核计算、改造厂家选择工作。改造过程中做好制造和施工监管工作，改造后做好启动前的冷态验收、启动后的燃烧优化调整。应通过规范低氮燃烧器改造全过程管理工作，提高锅炉的运行可靠性，保证机组环保达标排放。
参考文献
［1］潘建强，尤良洲．某1000MW燃煤机组超低排放改造分析［J］．华电技术，2018，40(1):59－61，80．
［2］贺桂林，张晓宇．600MW锅炉低氮燃烧器改造炉膛高温腐蚀分析［J］．中国电力，2017，50(10):110－115．
论文作者:赵世成
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/25
标签：燃烧器论文; 锅炉论文; 温度论文; 过程中论文; 炉膛论文; 火焰论文; 电厂论文; 《当代电力文化》2019年第10期论文;