300MW机组低氮燃烧器改造及其应用分析

苏利军

摘 要：文章对低氮燃烧进行相关的介绍，并对低氮燃烧的改造过程做了详细的描述，最后对于低氮燃烧器改造之后的应用进行了分析。希望对相关工作提供参考。

关键词：机组；低氮燃烧器；改造；应用分析

随着社会主义的发展，环境问题已经成为了世界性的难题，特别是在大气污染方面，人们逐渐意识到了它的重要性，在最初阶段，由于人们的环保意识单薄，现在相关部门已经开始重视环保问题，特别是在一些发电厂通过对低氮燃烧技术的改造，从而降低有害气体的含量，从根本上去解决这一问题。

1 关于低氮燃烧的介绍及其必要性

关于低氮燃烧技术的起源非常早，古代对于煤炭的燃烧就是利用煤炭燃烧产生的热量来取暖或者进行食物的烧烤，在那个时代由于技术水平有限，燃烧的热能并没有得到充分的应用，所以当时的燃烧效率很低，随着社会的进步，人们逐渐对燃烧的热能进行研究，并发明了一些燃烧的设备，比如火炉子。到了近代，工业革命不断进展，需要通过燃烧煤来获得动能，比如火车的运行就是依靠煤炭燃烧所产生的巨大能量转化为火车的动能。可是煤炭的燃烧效率还是很低，有人将煤炭弄成粉末进行燃烧，可是效率依旧很低，到后来慢慢的人们发现煤炭在燃烧后会产生有毒气体，对大气造成一定程度的污染，这个时候煤炭在燃烧之后通常需要脱硫脱硝处理，这样污染在一定程度上有了缓解，可是还是无法完全的将低氮燃烧的有毒气体进行有效的控制，在这个方面说明了低氮燃烧方面我们还有许多需要研究的内容，也说明了燃烧的效率还是可以提高的。特别是在当前条件下，世界能源出现危机，需要更加完全的利用好煤炭资源。通过科学的处理方法，最大限度的进行低氮燃烧。

随着工业化水平的加快，大家逐渐有了环保意识，国家环保部门也是出台了较多的政策，我国工业发展的比较晚，以前进行大量的开采煤炭资源，而且进行了大范围的使用，在使用中，不充分燃烧。产生二氧化硫和氮氧化合物，二氧化硫经过一系列反应可以形成酸雨，氮氧化合物可以直接对人体造成伤害。最初的时候人们将烟囱修的高高的，直接将污染气体排放到了大气中，后来发现这是一种治标不治本的办法，所以对于低氮的燃烧一定要进行充分。不充分的燃烧可以产生较多的有毒气体，比如一氧化氮、二氧化氮等。充分的燃烧后可以减少这些污染物的含量，所以提高低氮燃烧的效率不仅可以最大限度的发挥燃烧效率还能起到环保的作用，所以对于低氮燃烧器的改造很有必要。

2 改造过程

某发电厂计划对4台300MW机组低氮燃烧器进行改造，具体实施如下。

2.1 机组设备概况

该组锅炉是由东方锅炉厂生产制造的。该燃烧系统采用的是四角切圆的一个摆动式燃烧器，在其中心形成了两个切圆，直径分别为700和500，燃烧器在一次风喷口设置了六层，二次风喷口设置了九层，这两侧设置之间有燃油装置，上面的一层燃烧器最上面设有二次风喷口，为的是减少氮氧化合物的生成。煤粉燃烧器使用的是高强度的螺栓在水冷壁上进行固定，并且跟着水冷壁仪器膨胀。

2.2 改造方案

以原来的第三层最下面的一层燃烧器作为参照物。其他各个燃烧器均向下平移，同时将所有的分燃烧器合并成一个主燃烧器，并在它的上面大概6米的地方，加上一个4层燃尽风，在原来的二次风箱顶开始向上延伸，在顶端装上一个燃尽风箱，做完调试之后将其他的小部件也安装上去。改装完之后风门全部要求换新，并且要进入分散式控制系统，主燃烧器统一由一个气缸驱动，在它的四个角位置的摆动需要进行单独监视，这一任务主要由主机的分散式控制系统来完成。

低氮燃烧器在通风过程中，将风力分散成为两股，在靠近火焰位置的风力比较大，靠近外侧的风力稍微弱一些，这样在靠近火焰位置燃烧时，氧气较少，生成氮氧化合物的概率就不大，在外面氧气比较多的位置温度比较低同样的不利于氮氧化合物的生成。

2.3 关于改造前后排出的氮氧化合物的比较

经过前后的对比，可以发现氮氧化合物的排出量由原来的700mg/Nm3一下子就降到了120mg/Nm3，这说明经过改造之后300MW机组低氮燃烧器燃烧的比较充分，对于大气造成的污染程度已经得到了极大地改善。

3 改造后的应用分析

从上面的改造过程以及相关的化学知识，可以知道对于氮氧化合物生成的影响因素包括下面几点：燃烧时火焰的温度、燃烧时氧气的浓度、燃烧后的产物在燃烧段停留的时间长短和煤的特性。关于减少氮氧化合物的有效措施可以从两点考虑，那就是温度和氧气的浓度。也就是说要降低燃烧时的温度和降低氧气的浓度，但是氧气不充分煤块就不能完全燃烧，这会造成资源的浪费，所以从降低氧气浓度出发是行不通的，并且这在实际的操作中也不容易控制。下面就从几个方面进行分析关于低氮燃烧的一些影响因素。

3.1 氧气量对于氮氧化合物生成的影响

通过化学知识可以知道煤的燃烧是一个化学反应的过程，氧气的浓度越高，燃烧的就越充分，最后生成的氮氧化合物就越多，燃烧器通过对不同段的氧气浓度进行控制从而抑制氮氧化合物的生成，在煤的燃烧过程中，通过合理的送风量可以延缓它的剧烈反应，同时也可以对氮转化为一氧化氮起到一定的抑制作用。在燃烧之后可以通过增加氧气浓度来减少一氧化碳的含量和一些灰尘的含量，如果在这个阶段的氧气含量增多就会导致氮氧化合物的生成又会增加，在不同的情况下增加氧气含量最终都会使得排出的氮氧化合物增加，经过实验证明，氮氧化合物的排放量在一定范围内跟氧气的含量呈现正相关的趋势。

3.2 氧气量对燃烧效率的影响

对于低氮燃烧器来说，它的一个原理就是在一个氧气含量相对比较小的情况下进行燃烧，这种燃烧会使得燃烧后的灰尘中含碳量明显增多。这对于燃烧系统的经济型有一定的影响，根据相关资料显示，在一定的范围内氧气的含量和灰尘中的含碳量有一定的关系。当灰尘中的含碳量介于2%和3%之间时，含氧量越多，对应的灰尘中的含碳量就越低。

3.3 燃尽风对于燃烧效率的影响

燃尽风对于煤的燃烧效率也有着一定的影响，经过改造之后的燃烧系统进行逐级的燃烧，这就增加了高位燃尽风的比重，在主要燃烧区的风力比重相应的减少了，这样就可以在一定程度上减少氮氧化合物的排放量。但是由于在主燃烧区位置氧气含量较少，同样的也会造成煤燃烧的效率不高，同时对于锅炉的安全性也会产生影响，低氮燃烧器要求氧气量较少，在这种高负荷的作用下，低氮燃烧器改造与之前的相比作用不大，在一层位置的火焰中心尽量在水平位，这样可以减少喷燃器层与层之间的中间漏风，通过主燃烧器的摆角可以对主蒸汽和再热蒸汽气温进行调节。摆角向上发生摆动，火焰的中心位置就会向上移动，氮氧化合物和降温水流量都出出现增大。

上面分析了一些在低氮燃烧过程中的影响因素，所以在进行考虑的时候，我们需要综合各方面的因素，从经济环保、易于操作等角度出发，选择一个比较合适而且切实可行的改造方案。

4 结束语

通过以上内容了解到，当前低氮燃烧器的改造是在不断进行中的，虽然在使用的时候一直在改进，可是要完全的达到一个令大家都满意的程度，还需要不断的努力，利用最先进的技术去解决好这一难题。

参考文献

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[2]王世宏.600MW机组锅炉低氮燃烧器改造试验研究[J].科技资讯，2013（7）.

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