锅炉低氮燃烧器改造后存在的问题与对策

刘 裕 王玉良 张海强

近年来，我国环境污染严重，雾霾对人们生活和工作的方方面面都造成了一定程度的影响。在国家环保政策的严格要求下，电力企业非常重视节能减排工作，制定并实施合理有效的措施。将来很长一段时间，我国仍主要使用燃煤发电机组发电，但是很多发电企业的锅炉都不能达到当前国家的环保要求。因此，煤炭发电企业必须按照国家要求的污染物排放限值进行锅炉优化改造，积极采取一系列环保措施。锅炉改造采取低氮燃烧技术，不仅可以大大地降低NOx的排放量，还可以提高锅炉工作的稳定性和安全性，同时节约成本。

1 治理NOx的现状

目前，国内外对NOx各方面的研究已经比较透彻，燃煤发电NOx的处理方法包括三个阶段：燃烧之前的处理、燃烧过程中的处理以及燃烧后的处理。燃烧前脱氮是指把燃料转化成低氮的燃料，难度比较大，成本比较高，因此现在处于研究阶段。燃烧中脱氮主要采取的方法是阻止燃料在燃烧时形成NOx而排放出来并把已经形成的NOx还原。燃烧后的脱氮是指把燃料燃烧后释放出来的气体进行脱硝处理。现在，煤炭发电企业广泛使用燃烧中的脱氮技术和燃烧后烟气的脱硝技术来减少NOx的排放，通过对燃煤锅炉的优化和改造，大幅度减少NOx的排放。现阶段，低氮燃烧技术处于研究和发展阶段，在锅炉实际工作中运用此技术会产生一些问题，本文就这些问题和处理方法进行分析讨论。

2 低氮燃烧器改造后存在的问题

燃煤锅炉使用低氮燃烧技术后的效果证明，这项技术对于减少NOx的产生量是非常有效的。但是，在实际工作中，锅炉使用的煤种不同，而且锅炉型号也不同，使得NOx的产生量也各不同，产生的问题也不尽相同。

2.1 增加灰和炉渣可燃物，导致炉效降低

改造低氮燃烧器后，NOx的产生量降低很多，但是在使用同一种煤种时，还是会产生很多的飞灰污染物。主要原因是低氮燃烧技术使用的是低温和低氧燃烧方式，主燃区的温度就会大幅度下降，煤粉是否着火就被控制并且推迟，同时着火区的含氧量减少，燃烧的过程被加长，飞灰和炉渣可燃物变多。部分锅炉改造使燃烧器的一、二次风喷口和燃尽风喷口的面积发生变化，致使一次风和二次风的混合推迟，这不利于煤粉的气流着火和燃烧。

2.2 蒸汽的参数偏离设计值，过热器减温水量增加

锅炉改造使用空气分级的低氮燃烧技术后，蒸汽的参数值偏离了设计值，发生了锅炉过热器减温水量变多的情况。这是由于煤粉燃烧的过程变长，加上燃尽风的使用，使得炉膛出口的烟气温度变高，这时炉膛的温度变低，炉膛水冷壁的辐射吸热量就会降低，形成对流的受热面的吸热量就会变多，使得过热器减温水量变多。

2.3 锅炉内部燃烧环境变坏，配煤、配风、稳燃性变低

炉膛内的温度变低是由于使用低温和低氧燃烧，在低温缺氧的环境下煤粉就会推迟着火，而且燃为灰烬的能力也会变弱，锅炉内的燃烧环境和改造之前比变差。在锅炉改造前使用的配煤、配风方法已经不适用于改造后，不仅会对锅炉的各项指标产生影响，还会使锅炉低负荷稳燃的能力变低。

2.4 锅炉对煤的种类适应性变差

改造低氮燃烧器后，大力优化调整燃烧，在很大程度上可以很好地匹配NOx的排放量和锅炉的经济性。但是，如果更换锅炉使用的煤种，就会打破一开始锅炉的经济指标和环保指标的平衡关系。若使用高热值、高挥发的煤种，会稍许增多NOx的排放量，但是比较容易控制；若使用的煤种是劣质的或者含的水分较多会稍许减少NOx的排放量，但是比较难控制。

3 锅炉低氮燃烧器改造后存在问题的应对策略

现在燃煤电厂的锅炉低氮燃烧器的改造还未全部完成，但是已经运行的电厂已经产生问题。针对已经出现的问题，笔者提出以下解决策略。

3.1 改造前进行充分评估

锅炉的各项排放指标都很重要，其中NOx的排放浓度和煤的种类、锅炉的型号以及燃烧器的型号关系密切。一直以来，燃煤电厂为了自身利益，锅炉使用的煤种都比预先设计使用的要劣质。所以，在使用低氮燃煤技术改造之前，人们就要全面考虑分析锅炉使用的煤种。锅炉在按设计的计划改造后，选的煤炭种类不好，使得NOx的排放量可能不会减少，反而导致新问题出现。另外还要对锅炉进行全方位的了解，制定科学合理的改造计划，均衡考量锅炉的经济指标和环保指标，逐渐解决现有问题，杜绝新问题出现。

3.2 优化调整，使用科学的燃烧方法

锅炉低氮燃烧器经过改造后，已经确定型号，但是在锅炉不同的条件下，燃烧不同的煤种产生的NOx的量也会不同，由此可见起主导作用的是锅炉的运行方式。因此，为了降低NOx的排放量，必须人们优化调整燃烧方法，使其完全满足环保要求并提高其经济性。

3.2.1 锅炉内分层配煤混合燃烧

在保证排放气体的浓度符合环保要求并且燃烧稳定的情况下，要使用最经济的煤种，在炉内分层燃烧，既可保证锅炉的稳定性也可以控制NOx的产生。

3.2.2 优化热工的自动控制

利用低氮技术改造后，锅炉内的燃料燃烧时间变长，因此要优化调整热工的控制系统和控制曲线。根据锅炉在实际工作中出现的问题，应该优化所需的控制曲线及控制系统，改善其在有负荷时的响应能力。

3.2.3 坚持不懈地优化调整燃烧

在进行低氮燃烧技术改造后，锅炉的NOx排放量不仅和使用的煤种有关，还和锅炉的工作方式密切相关。在使用煤种和锅炉负荷改变的情况下，锅炉的运行氧量、配风的方式以及磨煤机的运行组合方法要全面进行优化。通常，根据实际情况，人们需要经过一两个月的时间才能找到最优的燃烧方案，既符合环保要求又符合经济要求，因此，要坚持不懈地优化调整燃烧方式，这才是最重要的。

4 结论

改造锅炉低氮燃烧器的时间较短，因此有些问题还没有被发现，同时人们对已经发现的问题认识不是太全面，在处理问题时经验也不足。为了降低NOx的排放量，减少发电厂的环保压力，人们需要继续研究，逐渐改善燃煤设备，使其符合环保指标，提升环保技术，提高处理问题的能力，保证燃煤发电的可持续发展，为发电企业争取更多的经济效益。

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