(哈尔滨锅炉厂有限责任公司 黑龙江省 150046)
摘要：氮氧化物是大气中的主要污染物之一，是造成酸雨和光化学污染等的主要成因。由于煤在燃烧过程中产生大量的氮氧化物，电厂锅炉成为氮氧化物排放的主要来源。根据最近实施的国家和地方标准，氮氧化物排放浓度需要在100mg/m3以内，因此火力发电厂需采用低氮燃烧技术来减少锅炉运行过程中氮氧化物的排放。基于此，本文重点论述了低氮燃烧器改造对锅炉运行的影响。
关键词：低氮燃烧器；锅炉运行；改造
在火电厂运行过程中，通过安装低氮燃烧器，可很好地限制NOx的产生，从而有效降低NOx的排放量，然而，现有的低氮燃烧器在使用过程中会对锅炉的运行造成一定的影响，因此有必要加大低氮燃烧器改造对锅炉运行影响的研究力度，从而提高锅炉的燃烧效率。
一、对低氮燃烧器应用的分析
由于在火力发电厂中，煤炭资源的应用具有重要的地位，为了使发电产生的污染得到相对的控制，在火力发电厂中，底单燃烧器得到了广泛的应用。这种设备的运行原理在于，应用设备中所具有的不同构建，使通过燃烧器中的风得到划分，从而使一股风能改变成为两股风的形式。此外，在应用的过程中，需要调整设备不同构建的温度，使内部的化学反应，受到设备构建的影响，出现的污染得到降低。通过底单燃烧器，能对氧气的应用进行控制，使火焰燃烧与氧气间的关系得到调节，从而降低其中氮氧化合物生产的数量。
在设备的应用中，需对燃烧中的空气系数进行严格的掌控，使整体环境中氧气的含量得到控制，煤炭的燃烧环境中氧气的量能使其维持燃烧，而不产生较多的污染。另外，需要在应用中对其温度进行控制，温度过高将会对效果造成不良的影响。烟气在燃烧区域中停留的时间，需要进行仔细的关注，控制烟气的产生于停留。这种方式的应用，能有效控制污染物的产生，使火电应用煤炭生产的过程，产生的污染能符合于相关的排放标准。
二、锅炉运行受到的主要影响
1、燃烧稳定性受到的影响。因低氮燃烧器的一次风喷口集中且浓淡组合，并采用了接力热回流环涡稳燃等技术手段，在燃烧过程尺度上通过热力和动力不对称原理使三种动涡连续相扣，特别是碳在热解后的着火燃烧区和煤粉在喷口处的着火区的三场特性，有利于复合射流在炉膛中心大涡的复合连接。碳粒在环涡中的内回流率较高，延长了在环涡内停留时间，显著提高了环涡内碳燃烧发热量，这是热量积累的主要来源。环涡稳燃、着火、碳燃烧和碳燃尽全过程链环稳固，这是优于单纯喷口稳燃的原因所在。根据机组运行情况看，采用低氮燃烧器后由于燃烧器喷口间距离减小使燃烧区更集中，在低负荷烧劣质煤时燃烧的稳定性增强，出现火检大幅摆动的次数明显减少。减少了因燃烧不稳投油助燃的次数，与同期相比锅炉因煤质、燃烧造成的灭火次数大大减少，从而提高了锅炉燃烧的安全性。
2、对锅炉氧量的影响。合适的二次风供给是保证锅炉稳定燃烧的必要条件，所以正常运行时需控制锅炉氧量的范围。通常，一定范围内的负荷波动会对应有一个最佳的氧量系数使排烟损失和不完全燃烧损失之和最低，锅炉效率最高。但低氮燃烧器改造后，由于主燃烧区是缺氧燃烧，再加上SOFA风对二次风的分流作用会使氧量系数更小，在机组带稳定的低负荷时，氧量尚能维持在正常值范围内，但在带大负荷尤其是负荷波动频繁时，因锅炉总煤量的增减调节相对滞后于负荷的变化，而且配煤掺烧的煤种多样、煤质成分复杂使送风量的调节更加滞后，从而产生一个后果：氧量值长时间不能达到对应负荷所要求的运行范围，不仅对锅炉燃烧不利而且会影响锅炉氧量指标参数。因此在氧量调整时，运行人员要从入炉煤的煤质特性和燃烧器改造后的配风方式方面着手，进行实践试验，总结方法以保证锅炉氧量在正常范围内运行。
3、锅炉运行效率与飞灰受到的影响。
在氮氧化合物形成的过程中，对其造成影响的主要因素有：燃烧火焰的温度、燃烧器区段氧气含量的浓度、燃烧产物处于高温区域的时间及煤炭的质量等，根据这些影响因素要降低氮氧化合物可从以下途径进行：1)适当降低燃烧火焰的温度，避免出现局部温度过高的现象；2)控制燃烧环境中空气系数，并限制氧气的含量，这样能保证煤粉在缺氧的环境中进行燃烧。经过改造后的低氮燃烧器向下调整成为主燃烧区域，进行低氧燃烧，空气系数低，仅仅使用顶层的燃尽风进行燃烧，煤粉燃烧不会燃尽，在线飞灰采集显示飞灰偏大。此外，还要使用上层制粉系统，这样就能有效保证再热汽温处于稳定的范围。锅炉中飞灰含量上升会造成煤粉不完全燃烧，从而限制了锅炉的燃烧效率。在锅炉运行的过程中，飞灰颗粒过多会导致其尾部受热面磨损上升，从而缩短锅炉的使用寿命。因此，企业必须对飞灰进行严格控制，在进行低氮燃烧器改造的过程中要对烟气出口含氮量给予足够的重视。如果飞灰含氮量过高，就要适当调整燃烧器区域中的二次风门和燃尽风门，让煤粉在第一燃烧区中同氧气充分接触，以提升煤粉的燃烬度，这样才能有效降低锅炉中飞灰的含量。
4、再热与过热气温受到的影响。由于机组协调本身存在调整缓慢的问题，压力跟踪与调整跟不上，容易造成超调，连带着汽温变化幅度大。加上主燃烧器只有一组摆动火嘴，一、二次风配比上受低氧燃烧要求的限制，所以汽温调整手段受限，调整时间较长，也影响机组效率。为保证出口温度在规定范围内在低负荷时需使用上层制粉系统并将火咀摆至较高位置，这又会导致受热面超温。因此，如何保证在受热面不超温的情况下，保持出口温度在规定范围内成为低氮燃烧器改造后的另一课题。通过调整试验发现当燃尽风的喷口向上摆动式，再热蒸汽的温度会有所上升，向下摆动时，温度会有所下降。在正常负荷下，当喷口向上摆动0°～10°时，蒸汽温度会提升10℃～20℃范围内。摆角超过10°时，对蒸汽温度温度的提升效果就不再明显。因此摆动角度范围控制在±15°之间，以防止摆动范围过大摆动火咀销子受力过大而拉折。另外还可在保持安全供氧余度的前提下，采用在一定范围内调节氧气供给量来对再热蒸汽的温度进行调整。在低氮燃烧工况下，一般规律是减少氧量会引起气温上升，否则就会有所下降。在调节时，应视负荷大小每次增减空气供给量在20～50Nm3/h之间(负荷低时调节量就应小些，反之亦然)，每次调节应等待锅炉状态稳定后，视气温变化幅度和效果再行决定是否继续调节，如果效果不明显则可停止继续调节。
5、对炉膛结焦的影响。因技术要求，燃烧器的一次风喷嘴进行了工艺改造，在正常燃烧时，喷入炉膛的煤粉会形成两股，呈水平浓、淡分离，先、后燃烧，可形成“风包粉”的局面，使“浓相煤粉”先燃烧，未燃尽煤粉再与”淡相煤粉”混合燃烧殆尽,从而减轻了炉膛的结焦机率并且由于淡相煤粉后燃、氧量充足，使水冷壁附近形成氧化性气氛，防止了水冷壁处的结渣和高温腐蚀。
再者主燃烧区域的二次风喷嘴全部进行了重新设计和更换，其形成的贴壁二次风不但提高了水冷壁附近的含氧量，也可防止炉膛的结焦和高温腐蚀。以上二者配合总体来讲使炉膛结焦相对减少。
总之，随着经济的发展，在当前的社会中，工业化的进程加速，工业化生产中整体所带来的环境污染，同样对经济的继续发展产生了制约。因此，在不同的领域中，需要对更为环保的生产方式进行研究。在低氮燃烧器改造中，锅炉运行将会使产生的污染降低。所以需对这种方式进行研究，分析低氮燃烧器的改造工作，同时关注其对锅炉运行的直接影响，从而使相关人员对这一改造工作进行详细关注。
参考文献：
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