锅炉低氮燃烧系统改造锅炉运行调整初探

丁 健

低氮燃烧系统改造以及炉外脱硝组合是目前较为常见的环保性改良机制，针对烟风系统予以优化，但是存在烟风系统和汽水系统连接的问题，这就使得改造过程虽然强化了系统的适应性，却对减少飞灰可燃物含量作用不大，为了满足设备应用的环保要求，就要对运行工作展开优化调整和控制，确保相应情况能得以优化，完善进一步调整的方案。

1 案例分析

本文以某电厂I 号机组为例，设备属于亚临界自然循环锅炉系统，主要采取优混∶平混=2 ∶3 的掺烧方式，其中，基碳 55.2%、基氢 3.6%、基氧 8.1%、基低位发热量为21400，空气干燥基水分达到2.69%。设备在实际应用中利用的是前后墙对冲燃烧的模式，并且针对设备的炉膛前墙和后墙各设置了3 层燃烧器，安装双调风旋流煤粉燃烧设备，蒸发量能达到每小时2000 吨左右。

在运行一段时间后，设备管理部门对设备进行基建调试，针对机组高负荷状态下汽温较低的问题进行研讨，利用相应措施减少了省煤器受热面，并且完成设备改造处理工作，在一系列改造工作结束后，主汽温度有所改变，达到了预计设计数值，系统实际能实现满负荷运行。然而，因为煤粉停留时间减少造成锅炉运行效率不高，加之飞灰可燃物含量较大，部门决定对系统开展运行调整工作。

2 锅炉低氮燃烧系统改造方案及运行调整过程

在锅炉燃烧改造工作中，要结合实际应用需求完成对应处理方案，确保控制措施的合理性，且能优化提升管理效率，并且在改造的基础上运行对应的方案调整机制，促进改造工程的全面落实。最重要的是，要避免没有完全燃烧的煤粉冲破燃尽风进入到设备的尾部烟道结构中造成运行质量的失效，就要对系统进行改造控制和优化处理，发挥调整工作的作用，设计适宜的燃尽风量和实际运行风速。

2.1 锅炉低氮燃烧系统改造方案

在我国，锅炉低氮燃烧系统改造方案主要是利用四角切圆燃烧的方式完成改造，因为前后墙对冲燃烧方式的改造技术难度较大，所以在实际操作过程中还需要改良。而在本次工程改造项目中，技术部门在进行低氮燃烧改造的同时，还对汽轮机高中压缸予以通流处理，保证改造工作顺利落实，并集中技术保证机组预期增容10%。值得一提的是，除去对汽轮机通流改造实现节能效益外，也能减少NOx的排放量，适当增加燃烧器的数量，优化燃烧器层距和水平距离负荷水平。然而，在实际操作中，因为锅炉刚性梁结构和现场布置条件受限，就使得一部分操作流程在应用时有些难度。基于此，借助空气分级燃烧技术对轴向空气级别和径向空气级别予以分级控制也能减少NOx的排放量，针对炉内温度场予以系统再分配，确保优化相应的环保性能指标。

第一，要对燃烧器进行位置优化，按照刚性需求和环保指标完成相应的处理工作，切实提升处理水平，优化控制综合效果。本次方案中，要将燃烧器整体下移3m 到4m，最佳为3.5m，并且保证原始设计位置得以落实[1]。与此同时，要延长煤粉在炉腔内的实际停留时间，从而合理性增高锅炉高温段的实际受热面积，确保能对具体参数予以约束处理，确保设计规范性和运行稳定性，从根本上提高处理效果。这种技术体系一定程度上改造了锅炉煤粉的燃烧率，维持锅炉低氮燃烧系统改造后的燃烧效果，减少锅炉低氮燃烧系统对空气污染的程度。

第二，对燃烧器的设备进行改良，主要是将原有设备改为中心给粉的旋流式燃烧器，并且更换原有的微油点火燃烧器，转变为中心给粉燃烧器，从而一定程度上提高了整个燃烧器分级燃烧的效果。

第三，对燃烧器设备进行升级后，也要对燃尽风结构予以处理，利用新型结构模式避免应用处理的效果和环保价值，主要是在原有上层燃烧器运行的基础上添加燃尽风喷口，数量结合实际运行需求完成设定，并且保证下层燃尽风也能得到优化。正是对燃尽风喷口数量的改革，实现了整体运行比例的优化，也为提升分级燃烧效果提供了保障，避免燃尽风水平不足造成的影响，实现了运行效率和环保价值的全面提升。

2.2 锅炉低氮燃烧系统运行调整过程

在改造基础上进行运行调整，是为了确保低氮燃烧系统运行效果，在改造工序结束后，无论是锅炉主控制系统还是再热汽温参数都实现了优化，并且气（汽）压也能达到设计参数，且过热器的温水量并没有改变较大，保证相应的壁温温差都能被控制在标准数值范围内，优化了炉腔区域结渣的效果，排烟温度改造更加适中。但是，若是锅炉超过600MW 则导致工况受限，尤其是出力效果较差，无法达到预期的BMCR 数值。基于此，相关技术部门决定对锅炉低氮燃烧系统改造后的运行过程进行再次调整。此次调整工作中，主要是将机组相应运行参数和燃烧实测数据作为根本参照数值，从而减少NOx的浓度，优化锅炉出力效果。

2.2.1 原因分析

为了更好地保证参数应用管理的水平，就要对造成不良运行问题的原因进行分析，从而完成针对性改良和运行调整方案。

首先，对设备的轴向空气分级程度进行分析，发现相应的参数并没有完全符合方案的设计预想，究其原因，主要是因为在锅炉低氮燃烧系统改造后分级燃烧的程度虽然有所提升，且对应的二次风侧阻力也出现了提升，在较高负荷的工况条件下运行，就造成出口压力裕量不是非常充足。正是基于以上因素，使得二次风量不能完全满足机组运行过程中对燃烧量的需求，造成缺氧燃烧，限制了整个锅炉系统运行的稳定性。

其次，设备的径向空气分级系统也没有完全符合设计要求和最初的设计标准，借助燃烧器中心轴线方向的温度测量可知，燃烧器着火时间有所提前，使得NOx生成数量增大，严重污染环境，不能满足环保标准。

2.2.2 改良措施

在系统化分析锅炉低氮燃烧系统改造运行不良问题后，就要对具体情况进行具体处理，确保能提高相应管理模式的有效性，同时保证应用方案能发挥其实际价值，从而一定程度上升级系统改造的效果，提升环保效益。

第一，要对设备的辅助系统进行改良。主要是对送风机予以扩容处理，保证改造效果适中，由此提升送风机出口的实际压力裕量以及设备的送风能力，并且减少送风机运行失速造成的不良问题，切实提高下层燃尽风喷口的运行效率。借助相应的处理措施，就能合理性提升整体结构燃尽风量的数值参数，改善其占据锅炉总风量的比例，优化运行调整效果。

第二，除了对辅助系统予以改良，也要对燃烧器的一次风喷口进行延长处理，保证喷口内径得以缩小，一定程度上改善了设备着火性能，升级应用管理效率。最重要的是，延长相应设备的结构，也能为环保工作的处理留出较长的时间，优化应用效果，避免NOx生成量增多。

第三，要对设备的磨煤机出口予以控制，主要是在一次风管的外侧加装可调控的设备，从而对一次风量进行调节，避免燃烧器各个部位性能出现不均匀的问题。

第四，在完成对应处理工作后，就要对炉腔后墙位置进行处理，拆除1/2 的保温设备，从而减少辐射参数以及对流受热面的实际吸热比例参数，提升系统运行稳定性，优化环保处理效果。

综上所述，在应用锅炉低氮燃烧系统改造方案后，对运行过程进行调整，能在优化燃烧水平的基础上，减少NOx的实际排放数量，确保在 600MW 以上运行条件下依旧满足环保要求，整合机组运行负荷参数。

2.2.3 运行结果

在提出系统性改造设计方案的基础上，对相应运行过程进行调整，确保能更加符合设备运行安全环保管理要求，针对NOx浓度和锅炉各项性能指标开展相应的性能优化。

第一，锅炉低氮燃烧系统改造后，NOx达到目标参数要求，满足运行经济性和安全性要求，并且进行阶段性检测后发现参数没有超出相应标准，符合应用改良的控制参数。在600MW 数值以上运行时，NOx数值为每立方米 330mg，在 600MW 数值以下运行时，NOx数值为每立方米300mg，相应参数相较于改造前降低了近60%，达到安全和指标要求[2]。

第二，改造后进行运行调整工作，分级燃烧程度有所提高，对锅炉汽水系统评估工作也满足应用要求，尾部受热面积调整效果较好，集中在上层燃烧器和燃尽风区间的数值参数均符合安全标准，区域结渣水平也有所优化。

第三，锅炉效率实现了提升，相较于改造前提高38%，且过热器减温水量有所降低。

第四，锅炉内部煤粉分级燃烧程度有所优化，尤其是二次风侧阻力数值，在保证需氧量的同时得以有效控制，数据能被约束在规定的设计参数范围内。

3 结束语

总而言之，在锅炉低氮燃烧系统改造锅炉运行调整工作展开的过程中，为了保证改造效果和运行调整质量，就要升级具体改造过程，确保能在满足运行要求的同时贴合环保规范，从根本上维护改造处理的实效性，减少NOx对环境造成的不利影响，实现经济效益和环保效益的共赢。