胡志惠
通辽霍林河坑口发电有限责任公司 内蒙古霍林郭勒市029200
摘要：锅炉设备作为火电厂生产体系的核心设备。新时期，在火电厂生产中除了要关注锅炉设备运行带来的经济效益，同时还要注重锅炉生产对自然环境的影响。其中，NOx作为锅炉运行中产生的有毒有害气体，火电厂想要长足发展，就必须要满足NOx排放要求。基于此，文章重点探究火电厂锅炉低氮燃烧改造措施，进而分析优化调整方法。
关键词：NOx；火电厂；锅炉；低氮燃烧；优化调整
1低氮燃烧技术内容概述
目前，我国火电厂关于控制大气污染物排放的主要方法为降NOx，工作原理主要是锅炉燃烧中脱氮的低氮燃烧技术与燃烧后脱氮的烟气脱硝技术相结合，燃烧中脱氮主要是根据NOx的生成机理而研制的低氮燃烧技术，是由低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等构成的，通过将燃烧器布置在纵向位置，在锅炉内构成氧化还原、主还原、燃尽区三个板块，还可根据不同锅炉的形态调整燃烧器的摆放位置，从而使有机燃料与配风在锅炉内分区、分级、低温、低氧燃烧，降低燃烧中产生的NOx排放量，进而实现清洁燃烧。
2火电厂锅炉低氮燃烧改造技术原则
2.1把握现实存在的问题
根据锅炉运行紧密结合受热面出现的问题与情况，设定解决问题的改造方案，如锅炉金属管材老化严重，则要进行更换升级；如果是系统结构、设备布置不合理，则要从系统、结构化角度进行处理。
2.2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。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。
2.3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。
3低氮燃烧器改造方案
3.1优选燃烧器
依据实际要求，制定科学的低氮燃烧器改造方案，以此为参照，对燃烧器进行优选。水平浓淡燃烧器和垂直浓淡燃烧器在国内应用普遍。前者主要作用是分离水平方向煤粉，使其浓淡分开，在炉内脱硫工作中应用普遍，射流偏向炉内中心位置，具备很强的径直卷吸能力和风包煤效果。垂直浓淡燃烧器与其原理相同，使用过程恰相反，着重负责垂直方向煤粉分离工作，实施效果非常好。燃烧器类型选择切忌盲目，除了把炉内浓淡煤粉隔开之外，还要全面掌握分离比例、各类参数情况等，严禁炉内有低氮残留。
3.2改造主燃烧器
改造主燃烧器时，不仅要对主燃烧器标准高度进行确定，还要对四角风箱风道、挡板风箱位置等进行科学固定，更换全部喷口、弯头等，确保各构件均达标。最末层以轴向插入式等离子燃烧器形式存在，还要对余下一次风燃烧器进行更改，使其转换为浓淡燃烧器，上浓下淡或者下浓上淡。该背景下，高耐热性钢板应用效果好，使四层中间二次风喷口保持封闭状态，同时更换余下的二次风喷口，还要兼顾贴壁风喷口布置，确保水冷壁表层有足够的氧气，避免因氧气量不达标，出现围炉内温度过高、结渣，发生腐蚀。除此之外，还需要更改其余二次风喷口，使射流方向发生改变，对一次风射流方向和其他二次风喷口角度进行重点控制，使前期缺氧燃料和后期供给氧得到充分混合。
3.3科学设计OFA喷口和二次风
尽管锅炉燃烧系统相对比较复杂，但OFA喷口结构则比较简单，在业内备受青睐。实践中，需要在原有系统基础上再次对OFA喷口进行应用，发挥其优势的同时，兼顾反切性能，对炉内气流进行有效控制，使炉内出烟口温度正常。假使原OFA喷口尺寸、风速设置、风量等各指标等不能够契合低氮燃烧技术改造要求，可直接封堵耐热版，也可以对其进行二次改造。将大比例二次风布置在燃烧器上端，便于分级燃烧炉内空气，减少氮氧化物，使锅炉得到充分燃烧。同时，还要在二次风设计中，考虑燃尽区位置、大小等指标。
3.4锅炉煤粉细度调节
除了以上方法，还可以通过煤粉细度调节降低NOx生成量。部分锅炉由于在更换了低氮燃烧器之后，由于炉膛低氧燃烧以及运行调整参数不精准，会出现飞灰含碳值异常上升。产生低氮燃烧改造锅炉效率与NOx排放量控制相矛盾的情况，而通过对煤粉细度进行调节，将煤粉细度均值下调40%～50%，之后借助工况优化调整燃烧值，可以下降火焰中心，有效控制飞灰值，同时降低NOx生成量。这是由于降低煤粉细度，能够加强在分级燃烧度，提升焦炭中氮的释放速率，加强NOx还原能力。据调查显示，煤粉细度下降会导致煤粉系统电耗增加大约0.02%左右，但考虑到燃烧效率提升，所以锅炉整体运行效率更高一些。
3.5一次风、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NOx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、NOx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。特别要关注制粉系统工作模式、锅炉负载情况、锅炉工作情况等，综合分析锅炉低氮燃烧实际效益，从中找出现存问题，针对性对存在问题的参数展开调整。
结语
综上所述，锅炉在火电厂燃烧系统中发挥着至关重要的作用，是保障火电厂正常生产运行的重要设备。火电厂若想要实现低碳环保，应通过合理选择燃烧器、改造主燃烧器、改造OFA喷口等措施来实现锅炉低氮燃烧技术的改造，并通过调整一次风、二次风、周界风以及调整燃烧器摆角、调整炉内含氧量等措施来实现锅炉低氮燃烧运行的优化调整，减少氮氧化合物的排放量。
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