摘 要：伴隨我國(guó)工業(yè)化的快速發(fā)展，NOX的排放總量也呈逐年上升的趨勢(shì)，如此便造成了環(huán)境污染的不斷加劇，因此有效控制NOX的排放量已勢(shì)在必行。為此，在低氮燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)蒲洲發(fā)電鍋爐設(shè)備現(xiàn)狀的概述，闡述了低氮燃燒技術(shù)在蒲洲發(fā)電鍋爐設(shè)備改造中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒技術(shù)；蒲州電廠；改造；應(yīng)用

為了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，有效保護(hù)環(huán)境，控制氮氧化合物的排放量，提高其排放標(biāo)準(zhǔn)已是大勢(shì)所趨，尤其是近年來我國(guó)興建的多家大型火力發(fā)電企業(yè)，已經(jīng)成改造的關(guān)鍵。鑒于當(dāng)前眾多發(fā)電企業(yè)在爐燃料系統(tǒng)中所使用的先進(jìn)的氮燃燒技術(shù)現(xiàn)狀，本文以蒲洲發(fā)電鍋爐改造為例，闡述了其應(yīng)用價(jià)值和注意事項(xiàng)，以供參考。

1 低氮燃燒技術(shù)介紹

低氮燃燒技術(shù)，即保證燃燒中氧化而成的氮化合物較低的技術(shù)，低NOX燃燒技術(shù)投資低，且有較好的效果與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，特別是低氮氧化物燃燒器與空氣分級(jí)燃燒的聯(lián)合使用，效果更佳；煙氣脫硝技術(shù)中SCR和SNCR具有較多的商業(yè)化運(yùn)行業(yè)績(jī)，且脫硝效率較高。一般，由燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600-800℃時(shí)就會(huì)生成燃料型。在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機(jī)化合物熱裂解產(chǎn)生N，CN，HCN和等中間產(chǎn)物基團(tuán)，然后再氧化成NOx。由于煤的燃燒過程由揮發(fā)份燃燒和焦炭燃燒兩個(gè)階段組成，故燃料型的形成也由氣相氮的氧化（揮發(fā)份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）兩部分組成。主要影響因素燃料中的氮和揮發(fā)份含量、溫度、過?？諝庀禂?shù)等。

低氮燃燒技術(shù)中可分為3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：1、主燃燒器區(qū)域的過量空氣系數(shù)的選擇，要取得一定的NOx排放值，對(duì)不同容量大小和燃 用不同煤質(zhì)的機(jī)組，主燃燒器區(qū)域的過量空氣系數(shù)會(huì)有所不同，但都有一個(gè)最佳的過量空氣系數(shù)值。2、SOFA燃燒器離主燃燒器區(qū)域的距離，NOx的生成量與SOFA離主燃燒區(qū)域的距離成反比關(guān)系，但SOFA離主燃燒區(qū)的距離越大，鍋爐飛灰含碳量會(huì)有一定程度的增加。3、一次風(fēng)濃淡技術(shù)。

2 蒲州電廠設(shè)備現(xiàn)狀概述

2.1 設(shè)備概述

蒲洲發(fā)電分公司2×300MW鍋爐為哈爾濱鍋爐廠股份有限公司生產(chǎn)的HG-1060/17.5-YM31型亞臨界壓力一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，采用單爐膛，倒U型布置，四角切圓燃燒，平衡通風(fēng)；全鋼構(gòu)架，懸吊結(jié)構(gòu)，露天布置、固態(tài)排渣，燃用混煤。鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，5ZGM95G型中速磨煤機(jī)，在鍋爐滿負(fù)荷時(shí)4臺(tái)投運(yùn)，1臺(tái)備用。

2.2鍋爐主要參數(shù)

3 低氮燃燒技術(shù)在蒲州電廠中的改造

針對(duì)上述設(shè)備概況及主要參數(shù)，設(shè)定改造目標(biāo)如下：鍋爐原有的性能設(shè)計(jì)參數(shù)，如出力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、鍋爐效率；過熱器減溫水流量不得超過原設(shè)計(jì)值；再熱器減溫水流量不能超過基準(zhǔn)試驗(yàn)值；在200～300MW負(fù)荷，省煤器出口CO含量應(yīng)小于100ppm，NOx排放應(yīng)小于550mg/Nm3（干基，6%O ，按折算成NO2濃度計(jì)）、飛灰含碳量不得大于1.5%。同時(shí)，要保證在改造后鍋爐原有燃煤適應(yīng)性不能下降，在A級(jí)檢修周期內(nèi)，內(nèi)燃燒器不能發(fā)生煤粉泄漏，不能發(fā)生因燃燒器改造而引起的受熱面金屬管壁超溫或水冷壁爆管，不能發(fā)生包括燃燒器區(qū)域在內(nèi)的爐膛結(jié)焦和爐膛的高溫腐蝕。

根據(jù)上述改造目標(biāo)，采用MAS-LNCT 低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行改造，其中，低位和高位SOFA燃燒器改造圖如下所示。

其他改造如下：

3.1 主燃燒器上方布置低位和高位SOFA燃燒器（～26%總風(fēng)量），主燃燒器頂部布置CCOFA（7%總風(fēng)量），沿爐膛高度方向形成三級(jí)分級(jí)送風(fēng)，如此分級(jí)燃燒，有效降低NOx的生成量；利用百葉窗式水平濃淡燃燒技術(shù)將煤粉分成濃、淡兩股煤粉氣流，使其均形成偏離化學(xué)當(dāng)量燃燒，即在爐膛水平方向形成燃料和風(fēng)量的分級(jí)燃燒，如此可有效降低NOx的生成量；在主燃燒器中布置3層貼壁二次風(fēng)，使?fàn)t膛水平方向形成分級(jí)送風(fēng)，可有效降低NOx的生成量；對(duì)一次風(fēng)噴嘴出口上下布置擴(kuò)壓器，濃淡一次風(fēng)間設(shè)垂直盾體，推遲一次風(fēng)的混合，均可有效降低NOx的生成量。

3.2 因?yàn)槠阎蓦姀S燃用煤是混煤，硫元素含量高，所以低NOx燃燒的分級(jí)送風(fēng)會(huì)使主燃燒器區(qū)域處于還原性氣氛，爐內(nèi)易結(jié)渣，因此在維持水平濃淡燃燒燃燒方式的基礎(chǔ)上，布置等邊周界風(fēng)，如此可在爐內(nèi)形成較為理想的“風(fēng)包粉”氣流，水冷壁附近一直處于富氧狀態(tài)，有效降低或防止了爐膛的結(jié)焦和高溫腐蝕。此外，在上3層一次風(fēng)噴口附近布置3層貼壁風(fēng)噴口，以及適當(dāng)提高和降低一次風(fēng)速和風(fēng)溫，亦防止了噴口結(jié)焦和燒損，以及爐膛的結(jié)焦和高溫腐蝕。

3.3 改造設(shè)計(jì)維持一次風(fēng)標(biāo)高維持不變，增設(shè)3層貼壁二次風(fēng)，如此提高了爐內(nèi)煙氣充滿度，延長(zhǎng)了爐內(nèi)煙氣停留時(shí)間，降低了爐膛的出口煙溫；當(dāng)然，在鍋爐運(yùn)行中，調(diào)節(jié)SOFA燃燒器垂直擺動(dòng)和水平擺動(dòng)，以及燃燒器火焰中心高度和爐膛出口煙溫偏差也可降低爐膛的出口煙溫和煙溫偏差。

3.4 利用百葉窗水平濃淡燃燒技術(shù)，將煤粉分成了濃淡兩股煤粉氣流，濃煤粉在向火側(cè)，淡煤粉在背火側(cè)，確保鍋爐低負(fù)荷時(shí)煤粉可及時(shí)著火和穩(wěn)燃，在濃、淡煤粉間設(shè)垂直鈍體，保持濃淡一次風(fēng)之間6°夾角，另在濃煤粉中布置水平穩(wěn)燃齒，在一次風(fēng)噴嘴出口布置擴(kuò)壓器，以提高高溫?zé)煔獾木砦Ч?，增加煤粉氣流在噴嘴附近的停留時(shí)間，推遲二次風(fēng)混入，進(jìn)而提高燃燒效率。將燃燒器噴嘴出口端四角和噴嘴尾部設(shè)計(jì)成圓弧形，從而達(dá)到穩(wěn)定間隙風(fēng)、維持二次風(fēng)剛性，進(jìn)而達(dá)到提高鍋爐燃燒效率的目的。

4 改造時(shí)的注意事項(xiàng)

爐膛出口煙溫偏差是低氮燃燒技術(shù)改造中必須注意的問題，因?yàn)槿魻t膛垂直出口截面中熱流分布不均，則會(huì)導(dǎo)致位于垂直出口截面附近的受熱面金屬壁溫的不一致，嚴(yán)重時(shí)，末級(jí)過熱器或再熱器受熱面的少數(shù)管子會(huì)因?yàn)楣鼙跍囟冗^高而發(fā)生管子脹粗、爆管事故。當(dāng)然，要想全面而準(zhǔn)確地測(cè)量一臺(tái)大型燃煤電站鍋爐爐膛出口煙溫或煙速的具體分布情況是十分困難的，所以，煙溫偏差的幅度一般用末級(jí)過熱器或再熱器管壁溫度的均勻或不均勻性來衡量。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)低氮燃燒技術(shù)尚處于起步階段，因此要達(dá)到有效控制NOX排放的目的，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)、健康發(fā)展的目標(biāo)，必須在低NOX燃燒器和空氣分級(jí)燃燒聯(lián)合利用低氮燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，加快煙氣脫硝示范工程建設(shè)，廣泛開展國(guó)際合作，努力引進(jìn)、鉆研國(guó)外煙氣脫硝技術(shù)，從而為實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝國(guó)產(chǎn)化，降低煙氣脫硝投資作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。