摘要：火电厂的锅炉在燃烧的过程中，会有大量的NOx排放出来。这是被排放到大气中的重要污染物，对生态环境具有一定的危害。近年来，国家启动了绿色发展战略，对生态环境保护的要求越来越高。为了提高锅炉燃烧效率，降低污染物的排放量，就需要对锅炉的运行环境进行技术改造。
关键词：电厂锅炉；低氮燃烧；改造；运行优化调整
随着我国经济的稳定发展，大气污染已经成为国民十分关注的话题。那么积极的控制电厂锅炉NOx的排放量是满足环保要求的重要举措。经过深化的改革研究，工作人员将对电厂锅炉进行低氮改造，同时进行完善优化方案的实施。在改善NOx的排放量的基础上，我们应该从几方面进行入手优化，分别是配风、氧量控制、燃烧器摆角等。环境保护意识是企业及个人都应该具备的基本意识，电厂企业在加强优化发展的同时，也会增强企业竞争力。
1 NOx的产生原理
结合现代火电厂一类的工厂生产作业方式，可以将工业排放氮气的产生原理分为以下三种：第一，燃烧型NOx产生原理。燃烧型的热力型NOx产生原理是指火电厂的燃烧原料中的氮物质在经过燃烧炉的高温燃烧作用而产生热分解之后遇到空气中的氧气产生化学反应而生成了NOx，这些生成的NOx在火电厂的总气体排放量中占有82%到91%之间，是生成的排放气体中含量非常高的。第二，热力型NOx产生原理。热力型的NOx产生原理是指由于火电厂的高温燃烧炉的高温带动了附近的空气中的气温升高，从而使得空气中的氮气在燃烧炉的高温环境下与空气中的氧气产生化学反应，生成了NOx，这一类的热力型NOx气体在火电厂的总气体排放量中占有11%到19%左右。因为此类NOx气体主要是受到火电厂的燃烧炉的高温影响而产生化学反应生成的，因此，这一类的热力型NOx气体的氧化反应速率受到温度高低的影响非常大。第三，快速型NOx产生原理。快速型NOx产生原理是空气中的氮气和燃烧原料中的碳物质在高温的作用下快速反应和生成NOx气体，此类NOx气体占总排放量的1%到5%左右。NOx的产生原理是改造和调整低氮燃烧器的重要理论来源。
2电厂锅炉低氮燃烧改造方案
改造技术特点主要按照立体分级低氮燃烧的方式，以及垂直煤粉超浓缩分离技术原理对电厂锅炉低氮燃烧进行改进，对于低NOx双调风旋流燃烧器，改造后锅炉的燃烧系统主要由42只煤粉浓缩器、42只XCL燃烧器（含12只微油点火燃烧器），16只OFA喷口、乏气风、贴壁风喷口、风箱、风道、高能点火器、点火油枪等组成。
锅炉制粉系统与改造前保持不变。锅炉制粉系统采用MPS中速磨热一次风机直吹式系统，每台锅炉配备七台MPS225HP-Ⅱ型磨煤机，其中一台备用。每台磨煤机对应一层燃烧器，采取前墙4层后墙3层布置方式，每层6台，其中前/后墙最下层均为微油点火燃烧器。在最上层燃烧器上方，前后墙各布置1层燃尽风，每层有6只喷口、在两侧墙中部位置同前/后OFA相同标高位置各布置2只喷口，共16只OFA喷口。为提高低氮改造后两侧墙燃烧器区域氧量，避免高温腐蚀现象的产生，在燃烧器区域前/后墙靠近侧墙位置布置有4层，共16只贴壁风喷口。
为了保证炉内热负荷分配均匀，使锅炉能长期正常运行，各燃烧器之间的一次风量及煤粉量应尽可能均匀。一次风分配偏差在5～10％范围内，煤粉浓度偏差不大于10％。每只燃烧器配有火检，油枪及高能点火器。
3电厂锅炉低氮燃烧运行优化调整分析
3.1配有煤粉浓缩分离器的XCL燃烧器的优化调整
在燃烧器调风器入口设有二次风调风套筒，控制调风套筒的位置（即开度）可以控制进入单个燃烧器的二次风量。
内二次风由调风器内套筒和煤粉管道构成的内二次风通道进入燃烧器。在通道入口端设有调风盘，改变调风盘的位置（即开度）可以调节进入内二次风通道的风量，从而改变单个燃烧器内、外二次风的风量比。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通道内装有轴向可调叶片，叶片之间用曲柄连杆与内调风环相互连接，再通过连接管与燃烧器外盖板上的驱动装置连接。当旋转驱动装置使内调风环向外移动时，轴向叶片开度减小；内调风环向里移动时轴向叶片开度增大。通过改变轴向叶片的角度可以改变内层二次风的旋流强度。内二次风轴向叶片的最大开度为60°(与燃烧器轴线夹角成30°)，最小开度为20°（与燃烧器轴线夹角成70°)。内二次风在喷口处沿着煤粉射流的边界形成一个局部的回流，卷吸高温烟气形成稳定的着火区域，保证了煤粉及时着火。
外二次风由调风器外套筒和调风器内套筒构成的外二次风通道进入燃烧器。外二次风调节机构包括两组叶片，第一组是布置在通道前端的固定叶片，主要是使空气沿外二次风通道周向均匀分布；第二组是轴向可调节叶片，主要是使二次风产生强烈的旋流并均匀地混入火焰中，传动机构与内调风叶片相同，外调风叶片的最大开度为80°（与燃烧器轴线夹角成10°），最小开度为40°（与燃烧器轴向夹角50°）。
调风套筒、调风盘以及内外二次风可调轴向叶片的最佳位置设定是在燃烧器的冷态和热态调试期间反复调整后确定的。调风器的各项设定位置应标记在调节手柄上以供运行时参考。调试前燃烧器调风机构的推荐位置如下：内二次风轴向叶片开度45°(与燃烧器轴线夹角成45°)；外二次风轴向叶片开度60°(与燃烧器轴线夹角成30°)。在最佳运行位置确定后，运行期间，如煤质变化不太大时，除调风套筒外，燃烧器的调节机构均不需进行调节。
调风套筒及调风盘通过驱动杆手动调节。在每个燃烧器的驱动杆上刻有调风套筒关闭位置。设计的调风套筒行程是211mm（标牌最大刻度为250mm）。每台燃烧器的初始位置设定沿炉膛宽度方向或有不同。所有外侧燃烧器的初始运行位置设定在160mm，所有内部燃烧器（中间列）的初始运行位置设定在120mm。最佳设定位置在燃烧调整后确定。设计的调风盘行程是122mm（标牌最大刻度为150mm），每台燃烧器的初始位置设定沿炉膛宽度方向或有不同，推荐初始运行位置设定在60mm。
众所周知，风粉分配的均匀性无论对提高燃烧效率、防止结渣和高温腐蚀还是减少NOx的生成都有重要意义。XCL燃烧器采用了控风和测风装置，以维持运行中各燃烧器之间风量的平衡。每个燃烧器都设有测风装置，位于内二次风通道的入口处，它是一个环形毕托管，由独立的两个母管连着六根径向布置的测量管组成。该装置用于调试时调平各燃烧器间的空气流量。用户应在每个燃烧器上安装一只差压计，测风装置的母管相连。
3.2双风区OFA喷口的优化调整
在做燃烧调整前，OFA系统应该在较小的风率下运行。热风经过OFA喷口入口处的锥形口进入，内外通道入口处装有一个环形皮托管测量装置。在锅炉试运行调整期间，每只OFA喷口就地给出一个风量指示。前/后墙OFA喷口的外通道内装有一套可调旋转叶片，用于改善空气与炉膛烟气的混合强度。在外盖板上装有两套驱动装置，可以调节可调旋转叶片的角度，向炉内方向驱动两个传动杆，叶片角度（指与OFA喷口径线的余角，以下相同）增大，叶片的开启范围为20°～90°（叶片与OFA喷口轴线的夹角范围为70°～0°），推荐的初始旋转叶片开度为45°（叶片与OFA喷口轴线的夹角为45°）。中心调风盘用于调节进入OFA喷口内通道的空气量。中心通道的空气为直流风，可以形成一股较强的射流穿过炉膛与炉膛的烟气混合，以便更好的燃烧，减少NOx的生成量。
结语
综上所述，火电厂的低氮燃烧器经过技术改造之后，锅炉的热效率得到大大的提高，NOx排放指标也明显降低，使锅炉的运行效率明显提高。特别是对锅炉技术改造之后，锅炉的运行得以优化，燃烧负荷量得以降低，确保锅炉不会因外界因素的影响而降低燃烧质量。
参考文献
[1]单锦宏.480t/h锅炉低氮燃烧器改造与运行优化调整[J].江苏电机工程，2014.
[2]公立新.旋流燃烧器低氮改造及运行调整[J].华北电力技术，2014.
作者简介:梁继承（1986.9），男，内蒙古赤峰市人，长春工程学院热能与动力工程专业，单位：内蒙古大板发电有限责任公司邮编：025150
论文作者:梁继承
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/5
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