电站锅炉低氮燃烧器改造要求

李昊

（秦皇岛发电有限责任公司,河北 秦皇岛 066000）

电站锅炉低氮燃烧器改造要求

李昊

（秦皇岛发电有限责任公司,河北 秦皇岛 066000）

对于电站锅炉来讲，燃烧过程中通常会排放浓度较高的氮氧化物，这种物质表现出较高的污染性。因此，有必要改造电站锅炉现有的燃烧方式，增设低氮燃烧器。改造的要求为在燃烧器的后侧视情加入必要的喷口，用这种方式来改造原有的一次风喷口以及套筒挡板。在优化改造后，可以发现电站锅炉在整体上降低了氮氧化物的排放总量。与此同时，增加低氮燃烧器的锅炉改造方式也避免了燃烧时的掉渣和结渣。对于电站锅炉，有必要结合具体的燃烧情况，优先选择低氮燃烧器的锅炉改造方式，以此来实现电站节能和环保的目的。

电站锅炉；低氮燃烧器；改造

从现状来看，电站配备的旋流燃烧锅炉，通常选择分级燃烧器或者控制着火点的方法来控制生成的氮氧化物。在燃烧区域内，应当注意过量空气造成的还原反应。在技术改造中，可以选择不同的改造方式。对于电站锅炉如果可以增加低氮燃烧器，那么就能够在更大范围内避免排出过多的氮氧化物，在这种基础上也确保了锅炉燃烧的实效性以及节能性。经过改造测试可以得知，选用低氮燃烧器的新型改造方案能够获得优良的实效性。在减排和节能方面，电站锅炉的整体改造也获得了明显的节能效果。

1 锅炉改造的重要意义

1.1 改造的基本原理

锅炉在燃烧中通常会排出各类的氮氧化物。对此为了加以控制，就有必要设置低氮燃烧器。低氮燃烧的根本原理为：针对锅炉的一次风，具体划分为浓风和淡风的两种类型。在这之中，浓风很接近锅炉的正中心，而淡风接近锅炉内侧的水冷壁。这是因为，中心火焰具备很高的温度，然而中心却具备较低的氧气浓度，因此就可以生成较小比例的氮氧化物。在较远的水冷壁处，受到较低温度的影响，也可以控制氮氧化物的总量。具体在运行控制时，低氮燃烧器的基本目标包含了如下：通过燃烧控制的具体方式，降低锅炉内部通入氧气的浓度，并且减少通入的过量空气；控制于更低的燃烧温度，杜绝较高的局部温度；在高温区域内，尽量防止过多烟气的停留。具体技术方式包含：分级燃烧的技术、对于燃料的分级控制、再循环的技术、增加低氮燃烧器的方式。从总体上看，低氮燃烧可以获得35%或更高的脱硝效率。这样做，就能够在根本上防控过多氮氧化物的产生，符合减排的指标。

1.2 改造的必要性

从现状来看，可燃能源中的煤炭仍占有主导的位置。电站锅炉在日常运行时也较多选用了煤作为必备的燃烧原料。这样做虽然很便捷，但也排放了较多的锅炉污染。最近几年，经济发展的总体速度正在加快，然而与之相应的污染难题也逐渐突显。面对新的形势，电站有必要强化针对锅炉燃烧的控制，要从根本上限制并且防控污染。在新的标准下，电站锅炉也应当符合特定的燃烧指标和排放指标，用这种方式来杜绝氮氧化物带来的污染，确保燃烧过程的洁净性以及安全性。

在电站改造中，低氮燃烧器属于一种必要的装置。低氮燃烧器的基本性能就是限制过量排放的氮氧化物，阻止生成反应。在综合控制的基础上，就可以把氮氧化物限制于特定的排放范围内。然而截至目前，电站锅炉在初期设计时并没能真正考虑到氮氧化物带来的燃烧影响，因而也缺乏了详尽的论证。由此可见，在后期改造中应当因地制宜，适当加装不同规格的低氮燃烧器。借助这种方式，就可以把整体污染限制于可以接受的范围内，达到清洁燃烧的根本目标。

1.3 总体的改造要求

锅炉燃烧时，浓缩装置送入充足的煤粉，经过浓缩后再次穿过回流区的中心燃烧区域。在这个阶段内，一次风就会通过锅炉内侧的回流区，因此导致煤粉浓度的提高。混合一二次风的过程中，浓度偏高的一氧化碳表现出很高的还原性。在这种气氛下，煤粉充分燃烧，因此也延长了停留在还原阶段内的煤粉总量。通过这种改造，就能够在总体上控制氮氧化物，从而达到节能以及环保的根本目标。从锅炉内部来看，二次风具体可以分为外部和内部，这种情况下的燃烧是分级别的。在炉膛中心的位置，排放的一氧化氮就可以确保最低的总量。在后墙的部位，燃烧器可以实现配风，这部分燃烧器包含了旋流和直流的二次风。直流二次风可以穿过燃烧中心，减慢衰减和扩散的速度，同时也能够确保足够的气流刚度。旋流风在外层，这一层气流通常呈现较快的衰减，刚性很弱同时扩散角也相对较大。这种情况下，二次风能够均匀混合于水冷壁上升的烟气，炉膛的侧壁也不会受到缺氧的影响。

具体改造过程中，相关人员先要调整旋流和直流各自占有的比例。经过调节之后，就能够在更大范围内抑制后续的一氧化氮生成。与此同时，炉膛内的煤粉也可以充分燃尽。在设计风喷口时，设计人员最好选择向下摆动的垂直喷口形状。这样做，可以调节中心部位的炉膛火焰，防止超高的炉膛温度。针对出口的位置，也可以控制实时性的烟气温度。

2 具体改造的方式

改造电站锅炉选用了低氮燃烧器的具体改造方式。针对低氮燃烧器，需要妥善调控贴壁风，加装纵向和横向两类的控制区域。针对一次风以及二次风，都需要加装额外的射流控制。加入了射流控制之后，就能够在最大限度内防控侧壁结焦的发生。运行的过程中，相关人员尤其应当重点防控燃烧器喷口和水冷壁这两个位置的结焦。制粉系统在启动过程中，就会逐渐增强负压的影响，这种现象可以反映出较差的燃烧工况。对于主要的燃烧区，也应当避免缺氧的状态。在燃烧器附近，水冷壁通常出现较强的结焦现象，情况严重时甚至还会掉焦。因此，针对锅炉内部的主燃烧区，也有必要实时调控它的燃烧状况。详细来看，低氮燃烧器的电站锅炉改造包含了如下要点。

2.1 确保热稳定性

确保热稳定性的具体思路为：合并原有的三层燃烧器，主燃烧区更加集中。低氮燃烧器通常设有集中式的一次风喷口，在这种基础上选用了热回流环的燃烧技术。锅炉自身具备的动力与热力并不是对称存在的，因此可以利用这种不对称的性质，构建环环相扣的热稳定性。通过这种方式就能够在锅炉内部积累充足的热能，同时也可以延长环涡内部的内回流时间。经过全方位的改造后，需要在根本上确保燃烧流程中的稳定性，保证热稳定性。

在燃烧碳的全过程中，环涡表现出更高的稳定性，因此能够在总体上确保充分燃尽所有的原料。低氮燃烧器可以依照各阶段的具体燃烧情况，适当减小各个喷口的间隔距离，以此来确保更集中的原料燃烧。在传统方式中，由于各阶段的炉内燃烧缺乏稳定性，通常还需要在燃烧的全过程中投入适量的油来促进燃烧。但是在改进后，锅炉燃烧会变得更加稳定，因此也杜绝了频繁灭火的现象，在整体上确保了更安全的锅炉燃烧。

2.2 妥善调节再热气温

加装燃烧器进行改造后，低氮燃烧器布置了较低的喷口。从整体上看，喷口大约降低了一米。同时，相关人员也改造了三层的燃烧器结构，集中于最下层的低氮燃烧器。下移标高之后，火焰中心也会相应降低，因而导致出口气温的显著降低。这样做，就会影响到锅炉内部的再热气温。在改造的前后，也会相应影响到过热气温。从机组自身来看，锅炉机组各阶段的调整速度都是相对较慢的，因此亟待加快实时性的调整速度。

为确保最适当的出口温度，针对负荷较低的燃烧阶段，需要设置上层的制粉系统。对此，可以适当加装向上摆动的燃尽风喷口，这样就可以确保更灵活的温度调节。向下摆动的过程中，喷口如果不超出10°的摆动角度，那么蒸汽温度就不会升高超出15℃。与此同时，如果能够妥善控制摆动角度，那么还可以实时调节再热蒸汽的整体供给量。通常情况下，最好限制于每小时30立方米的气流供给总量。等到锅炉燃烧基本稳定之后，再去进行后续的调节。若效果并不明显，那么就选择其他的调节方式。

2.3 控制氧量与飞灰量

改造锅炉时，需要加入低氮燃烧器的特定装置。依照生成化合物的基本原理，适当调节锅炉的飞灰总量。这是由于，锅炉效率会受到飞灰的影响。从基本的生成原理来看，氮氧化物通常表现出不够稳定的生成量。若要在根本上降低锅炉燃烧合成的氮氧化物，则有必要防控局部过热的出现。同时，还需要适当控制各个燃烧阶段的氧浓度和空气系数。在缺氧状态下，也要确保正常的锅炉燃烧。经过低氮的改造，合并了原有的燃烧器，这种情况下就需要选择低氧燃烧的锅炉燃烧方式。过剩空气总量较少的情况下，顶层的燃尽风就会变得很大。

具体在控制低氮燃烧器的氧量时，应当依照如下原理：如果飞灰含有较高的碳，那么应该增大二次风门的角度。这样做，煤粉就可以充分混入氧气内部，飞灰的总量也会因此变得更低。如果锅炉内部的送风量发生了改变，那么应当确保适量的燃烧氧气总量。燃尽风门需要打开特定的角度，避免威胁到送风时的燃烧安全。内部的调风器可以设置某一固定的角度，叶片设置为70°的最大调节角度。在具体改造时相关人员还应当谨慎考虑全面的要素。经过综合的考虑才能够选择合适的燃烧器类型，这种基础上进行适当的喷口设计。如果要妥善控制飞灰量与氧气通入的总量，那么在烟气出口的位置应当适当调整原先的飞灰总量。通过改造之后，也取消了外侧调节风量的锅炉套筒，针对各层的燃烧器都能够调节配风量。

3 结论

截至目前，某些电站锅炉在具体燃烧过程中仍主要选择含水较高的褐煤作为原料。对于各个煤种，在燃烧时经常缺乏稳定的煤质，因此锅炉就会排放较多的氮氧化物。改造的目标为：妥善控制电站锅炉的整体燃烧过程，增设低氮燃烧器来限制氮氧化物的排出量。在具体改造时，应当谨慎考虑全面的要素。经过综合的考虑，选择最合适的燃烧器类型，并且进行适当的喷口设计。此外，也不能忽视后期的改造评估。未来的改造实践中，相关人员还需要不断总结经验，以此来确保低氮燃烧改造的顺利进行。

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