汤攸理
大唐石门发电有限责任公司
摘要：我国电力生产依然以煤炭燃烧形式为主，其中锅炉设备扮演者极其重要的角色。传统火电厂生产中过于重视经济效益和产能，忽视了环境保护的要求，大量的粉尘、NOx、CO排放到大气中，严重影响城市生态环境。习近平总书记在十九大会议中提出“金山银山，不如绿水青山”。因此火电厂不仅仅要注重经济效益，同时也要实现社会效益、环境效益并重。火电厂锅炉运行生产中，可以通过系统调节来控制废弃排放指标，积极采用低氮燃烧技术实现锅炉改造，加强污染气体排放总量、排放浓度控制，减少对自然环境的负面影响，提高火电厂锅炉运行的综合效益。
关键词：火电厂；锅炉；低氮燃烧；优化调整
中图分类号：TK229.6文献标识码：A
1火电厂锅炉低氮燃烧改造技术原则
1.1联合制定改造方案
制定方案通常是由制造厂家制定设计方案，根据火电厂锅炉运行环境、运行参数，对可能存在的影响因素进行论证、分析，确保整个改造方案的科学合理性。全方位考量局部改造对整个生产系统的影响[1]。如在管材设计中，如果管材老化需要进行升级，则通常受热面规格不发生变化；如果因设计问题进行改造，则要综合考量受热面管材布置、重量变化、管材规格等，还要提前明确烟气系统阻力、汽水侧阻力影响。改造图纸要到锅炉运行现场进行校对，充分考虑现场空间环境的限制，新管排布置要贴合设计图纸内容，做好实地测绘工作。
1.2科学应用低氮燃烧技术
为了能够减少锅炉燃烧中的NOx排放量，要积极采用低氮燃烧技术，并配合烟气脱硝技术。通过研究发现，低氮燃烧技术借鉴了NOx生成机理，主要应用了的低氧燃烧、烟气再循环。通过在纵向部位增设燃烧器，可以实现氧化还原、主还原、燃尽区三个模块形成。在此过程需要结合锅炉的实际运行情况，在合适位置安装燃烧器，有助于锅炉内部有机染料、配风的低氧低温燃烧，同时进行分区、分级处理，严格控制NOx的排放量，起到清洁燃烧效果[2]。
2锅炉低氮燃烧改造方案
2.1优选燃烧器
结合锅炉低氮燃烧的实际要求，制定科学的低氮燃烧改造方案，根据具体改造方案优选燃烧器。在我国主要是应用水平浓淡燃烧器、垂直浓淡燃烧器。水平浓淡燃烧器主要是在水平方向实现不同浓度煤粉划分，可以应用在炉内脱硫体系中，射流到炉内中心位置，径直卷吸能力、风包煤效果非常强。垂直浓淡燃烧器的原理与水平式浓淡燃烧器机理类似，但运行过程相反，主要是向垂直的方向进行煤粉分离，应用效果也较为理想。在选择燃烧器过程中要根据锅炉运行实际情况和NOx排放标准合理选择，切勿盲目，不仅要隔离炉内浓淡煤粉，还要控制具体的分离比例、数据参数等，尽可能减少炉内的低氮残留量[3]。
2.2主燃烧器改造
在主燃烧器改造当中，除了要确定主燃烧器标准高度，还要固定好四角风箱风道、挡板风箱位置，将弯头、喷口全部更换，保证每个构件均可以达到使用标准。在最最末层使用插入式等离子燃烧器，更改余下一次风燃烧器为浓淡燃烧器，根据实际改造方案做好浓淡燃烧器类型选择。结合以往的改造方案，高耐热性钢板使用效果较好，可以保持四层中间二次风喷口时刻保持封闭状态，之后将余下的二次风喷口更换，兼顾贴壁风喷口布设位置，保持水冷壁表面上含有充足的氧气，避免氧气过少无法满足标准，否则可能在围炉内出现温度超标、结渣、腐蚀等问题。
2.3OFA喷口和二次风设计
虽然锅炉燃烧系统结构组成较为复杂，因此可以采用结构更加简单的OFA喷口。在具体应用中，要在原有基础上应用OFA喷口，这样不仅可以提高喷口反切性能，还可以有效控制炉内气流量，保持炉内出烟口温度的稳定性。如果所用的OFA喷口尺寸、运行风速、运行风量等指标无法满足低氮燃烧改造标准，可以直接将耐热板封堵，也可以重新进行改造[4]。在燃烧器上部设置大比例二次风，对炉内空气分级燃烧，降低NOx的生成，提高锅炉内部的燃烧率。
3低氮燃烧优化调整措施
3.1一次风、二次风、周界风优化调整
在进行主燃烧区调整当中，要特别关注低氧燃烧的实际需求，做好二次风门实际开度控制，把控好燃尽风量、控氧量之间的关系，根据锅炉机组内部的实际运行状况，对锅炉优化参数进行调整，对比采用多种配风方案，采取多元化的锅炉运行模式，尽可能减少NO、实际排放量，控制锅炉生产带来的污染问题，提高火电厂生产的环境效益。对于二次风开度控制来说，通常最上层二次风开度要控制在35%以内，每层周界风开度要在15%--20%范围内，最下层二次风开度不得低于70%，如果最下层二次风开度不足70%，则在煤粉燃烧过程中容易出现缺氧问题，快速增加烟气的生成量。考虑到二次风组合模式、NO、排放量、锅炉汽体温度等存在着相互影响作用，因此在进行优化调整过程中，要根据这些数据参数综合进行调整。
3.2燃尽风系统与摆角优化调整
结合以往工作经验可知，在主燃烧器摆角在30%以内时，则燃烧器上的倾角就越大，增加了炉膛两侧面汽体温度、烟气温度的差距，因此想要保持汽体温度保持较高、较稳的环境中，要适当的调小燃烧器摆角。开启OFA时，此时加热器两侧汽体温度变差会增大，所以此时要调小OFA的开度，同时保持NOx生成量相对较低。如果增加燃尽风摆角，势必会对锅炉汽体温度、灰飞值等各项参数造成影响，但整体影响并不大；如果摆角下倾，则会显著增加NO、排放量，NO、生成量也会有所增加。
3.3炉膛内含氧量调节
在正式进行低氮燃烧系统调节前，火电厂技术人员要提前分析NOx等有害气体排放量的影响因素，在确定了主要因素之后，再采取针对性的解决措施，保证锅炉污染气体排放控制的效果。炉膛内的氧气含量与NOx排放量有直接关系，也就是炉膛内氧气含量越高，则NOx气体生成量也就越高。在提出NOx排放量控制的目标后，即可进行炉膛含氧量调整工作，适当降低炉膛含氧量参数，确定最佳含氧量动态范围[5]。虽然在理论上降低炉膛的含氧量可以减少NOx生成量、排放量，但如果炉膛内含氧量过低会直接影响锅炉其他部位正常运行，如会大大增加飞灰类可燃物，增加了炉膛内含碳量，降低炉膛内部系统的运行效率。可见，含氧量调节必要在科学的范围下进行，最好维持在2.5%～3.5%之内。
结语
锅炉燃烧是火电厂发电的主要方式，而传统火电发电会产生较多的有害气体，使得会降低周边环境的环境质量。并且，在新时代低碳经济的发展道路上，绿色发电逐渐成为目前主要发电厂商的生产方式和要求。那么，如果锅炉燃烧也需要加入绿色生产的序列中，这就需要从锅炉燃烧器的方方面面着手，如炉膛压力、燃尽风等。而且，还可以利用空气分级燃烧等技术的还原效应，从而提高锅炉燃烧的节能效果。
参考文献
[1]段宏玮.燃气锅炉低氮燃烧改造的主要安全风险问题分析及防范措施[J].中国特种设备安全，2019，35(06):62-64+84.
[2]杨小林，郭庆，任蓓蓓.600MW机组锅炉低氮燃烧器研究与应用[J].山西电力，2019(03):37-39.
[3]王海苗，宋令坡，杨晓辉，刘忠攀，刘新华，张楠，郝江平，蓝天.预燃低氮燃烧技术在燃煤工业链条排炉中的应用[J].煤炭加工与综合利用，2019(06):83-87.
[4]洪建辉.循环流化床锅炉低氮燃烧的技术改造实践[J].纺织报告，2019(06):4-7.
[5]陈辉，戴维葆，蔡培，王爱英，李驰.煤粉细度变化对锅炉燃烧影响数值模拟研究[J].电力科技与环保，2019，35(03):53-56.