王媛
国家能源(山东)工程技术有限公司 250000
摘要：目前，我国的现代化建设的发展迅速，在火电厂中，燃煤锅炉是将生物能转换为热度的重要工具，而随着锅炉燃烧就会将燃烧材料中的有毒气体释放出来，如氮氧化物等，既影响厂内员工的身体健康，又影响周边的环境质量。那么，这就需要厂商采用一些特殊措施，并且逐渐更新厂内传统的燃煤锅炉技术，如空气燃烧技术等，从而可以达到燃煤锅炉低氮燃烧的效果。该文对燃煤锅炉低氮燃烧优化策略进行分析，以期实现提高火电厂中燃煤锅炉生物能转换效率的目的。
关键词：火电厂；锅炉低氮燃烧改造；运行优化
引言
氮氧化物（NOx）是导致酸雨、破坏臭氧层、形成光化学烟雾、造成温室效应的主要污染物之一，随着经济发展，我国氮氧化物的排放量也在逐年增加，降低氮氧化物的排放对生态环境及经济社会具有现实意义。
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。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。试验过程中，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。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氮氧化物的生成机理
燃料在燃烧过程中产生的NOx可以分为三种类型：燃料型氮氧化物、热力型氮氧化物、快速型氮氧化物。NOx的主要成分为NO、NO2，其中NO占比高达95%以上。燃煤锅炉由于原料天然气含氮量极低，所以NOx主要是热力型氮氧化物及快速型氮氧化物。1）热力型氮氧化物。由空气中的氮气在高温下（1500℃以上）与氧反应生成的氮氧化物，即为热力型氮氧化物。当温度高于1500℃时，随着温度升高，NOx的生成速度按指数规律迅速增加。2）快速型氮氧化物。当碳氢化合物燃料过浓时，燃料挥发物中碳氢化合物高温分解成的CH自由基与空气中的氮气生成HCN和N,再进一步与氧气以极快的速度生成。快速型氮氧化物的生成与CH原子团的浓度及形成过程、氮气生成氮化物的速率以及氮化物之间的相互转化率有关。3）燃料型氮氧化物。产生燃料型的NOx与燃料的含氮量有关，占燃料过程所产生的NO的75%~90%。燃烧过程中NOx的生成量和排放量与燃烧方式、燃烧条件密切相关，主要影响因素有：①燃料的特性，如煤的含氮量、挥发分以及固定碳与挥发分的比例；②燃烧温度，锅炉内温度低，NOx量少；③过剩空气系数；④反应区烟气的组成，即烟气中O2、N2、NHi、CHi、CO及C的含量；⑤燃料与燃烧产物在火焰高温区的停留时间，停留时间短，NOx量少。其中燃烧温度和过剩空气系数是主要影响。
3运行优化措施
3.1对于锅炉燃烧器的调节运行
首先，在空气分级燃烧技术中，主要是通过对锅炉设施中本身含有的低氮燃烧器及时进行改造，使其转化为水平或垂直浓氮燃烧器，因为这两种燃烧器是有效地降低氮氧化物排放量的燃烧设备。比如，垂直浓氮燃烧器就是主要通过垂直方向进行浓氮燃烧，而在高燃烧器的出口处本身就有稳定的回流效果，使得可以将产生的氮氧化物进行分离，又可以将燃烧火焰控制在一定范围内，从而使得锅炉处于持续稳定的状态。而垂直浓氮燃烧器的燃烧特点，主要有以下两个方面：第一，在垂直浓氮燃烧中，由于锅炉内的温度会随着煤粉浓度的增加而降低，这就使得燃烧着的火的热度也会降低，并且时间越短传播效率越高，这就说明煤粉的质量是决定火焰燃烧效率的关键。第二，在垂直浓氮器中的高煤粉和低煤粉会分别收到氧气和燃料的不足，两者最终生产的氮氧化物含量较少。那么，这就说明即便拥有垂直或水平浓氮燃烧器，如果不能合理调节，同样不能发挥积极作用。所以，这就需要企业在选择锅炉燃烧器时，不能盲目选择，既要掌握将锅炉内的煤粉细度，又要掌握燃烧器的参数、分离比例等详细数据，这样才能最终确保锅炉的燃烧质量。
3.2对锅炉的炉膛压力进行调节
炉膛压力主要是由锅炉因燃烧高温产生的炉内负荷，而在对其进行调整时，首先，需要按照企业处理炉内负荷的具体原则制度进行处理。需要注意的是，在处理过程中不能急于求成，尤其在处理粉末状的煤炭材料时，需要让其充分地燃烧在炉膛内，这样就可以将资源利用最大化。其次，如果需要人工降低炉内负荷，那么一定要讲究撤出顺序，必须先减少煤量之后才可以降低风量。而相反的，如果要增加负荷，那么需要先加大供风设备功率，然后才能往炉膛内送煤。这样循环往复的操作，既不会对锅炉炉膛造成损失，也不会影响生产效率。那么，为了避免锅炉炉膛处于高压负荷下，这就需要工作人员时刻关注通风量和配比数额的变化，否则在高压负荷下的煤炭就会出现结焦的情况，这就直接降低锅炉的产能。由此可见，锅炉炉膛压力在各个锅炉区域内都有不同的压力表现，那么只有合理地控制好通风量和配比数额，以及炉内风量频率等数值，这样就可以有效地降低煤炭对锅炉炉内造成的污染程度。
3.3对锅炉燃烧器的摆角和燃尽风进行调节
首先，在空气分级燃烧技术中的关键因素中，主要是指氮氧化物的生成量。而为了可以避免在使用中出现温差问题，这就可以让锅炉燃烧器的风摆角随时保持向上倾斜状态。这样一来，不仅可以有效避免温差，而且可以减少锅炉的燃烧时间，从而达到降低燃烧成本的目的。同时，为了可以增加锅炉的稳定程度，可以将燃尽风挡板根据实际的需求进行调整。其次，锅炉燃烧在火电厂中，通常是具有高技术、高标准的特点，不仅整个流程的操作方式比较繁杂，而且对于过程中产生的物质要求专业的解释能力比较高，这样才可以及时地处理相关燃烧问题，避免因时效性而耽误解决燃烧问题的效率。最后，为了可以提高火电厂锅炉燃烧的环保能力，这既需要工作人员对于低氮生产保持有具体的火电厂锅炉燃烧环保的相关概念和方法，又需要在实践中具体控制、降低燃后产生的氮氧化物排放量，从而最终达到生产和环境效益双丰收的效果。
结语
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。
参考文献
[1]王娜,郑晓东.火电厂循环流化床锅炉低氮燃烧系统改造浅析[J].中国环保产业,2019(11):41-43.
[2]孙培波.600MW对冲燃烧贫煤锅炉低氮燃烧系统改造及试验研究[J].山东电力技术,2018,45(7):62-67,72.