李巖波+孫軍峰+郭文江+陳學(xué)軍

摘要： 低氮燃燒器是一種新型環(huán)保燃燒器，可降低鍋爐燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物。本文針對(duì)漳澤發(fā)電分公司670T鍋爐進(jìn)行低氮燃燒器改造后的運(yùn)行情況、燃燒調(diào)整方法和出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行全面分析比較，并提出針對(duì)性運(yùn)行調(diào)整措施，使鍋爐運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)與安全，達(dá)到環(huán)保排放要求。

Abstract： Low-NOX burner is a new kind of green burner， and it can reduce the nitrogen oxides produced during combustion of boiler. This paper analyzed the operating conditions， combustion adjustment methods and emerging problems of boiler 670T of Zhangze Power Generation Branch Company after transformation of low-NOX burner， and proposed targeted adjustment measures to achieve more economical and safe operation of boiler and meet environmental emissions requirements.

關(guān)鍵詞： 低氮燃燒器；一次風(fēng)速；火焰中心

Key words： low-NOX burner；once wind speed；flame center

中圖分類(lèi)號(hào)：TK227.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）25-0057-02

1 設(shè)備概況

漳澤發(fā)電分公司#3鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、雙爐膛、超高壓中間再熱、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。在爐膛左右兩側(cè)墻上13600mm和18100mm標(biāo)高處分上下兩層布置16支旋流式煤粉噴燃器，每側(cè)8支，每層4支。在上層噴燃器以上的左右兩側(cè)墻20600mm標(biāo)高處還對(duì)稱(chēng)布置三次風(fēng)噴燃器8支，每側(cè)墻各4支。燃燒器為雙蝸殼旋流式燃燒器，其一次風(fēng)蝸殼內(nèi)部加裝有特殊的內(nèi)螺紋均流線，二次風(fēng)結(jié)構(gòu)為可調(diào)的軸向葉片，一、二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)方向相同，相鄰兩燃燒器旋轉(zhuǎn)方向相反。為適應(yīng)環(huán)保排放要求，降低鍋爐煙氣中的NOX含量，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，漳澤發(fā)電分公司#3爐于2013年12月至2014年1月利用B級(jí)檢修機(jī)會(huì)對(duì)該爐進(jìn)行了燃燒設(shè)備的改造。

2 NOX生成機(jī)理與低氮燃燒技術(shù)

2.1 NOX生成機(jī)理 燃料燃燒所生成的NO主要來(lái)自兩方面：一是燃燒所用空氣中氮的氧化，即“熱力型NO”；二是燃料中所含氮化物在燃燒過(guò)程中熱分解再氧化，即“燃料型NO”。另外還有“瞬發(fā)型NO”。

2.2 降低NOX的燃燒技術(shù) ①降低主燃燒區(qū)域的氧氣濃度，當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)а<1時(shí)，燃燒區(qū)處于富燃料燃燒狀態(tài)，這對(duì)減少NOX生成有明顯的效果。②在爐墻附近及爐膛上部增大氧氣濃度，進(jìn)行過(guò)化學(xué)當(dāng)量的富氧燃燒，避免水冷壁及過(guò)熱器的高溫腐蝕，同時(shí)促進(jìn)煤粉的完全燃燒。

3 低氮燃燒器改造方案

3.1 燃燒器部分 為增加主燃燒區(qū)燃料濃度，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，將標(biāo)高為18100mm處的8只燃燒器整體下移1000mm，在豎直方向上與原燃燒器位置一一對(duì)應(yīng)，下層燃燒器標(biāo)高位置不變。將16只原燃燒器整體改造為L(zhǎng)YSC-3型（非偏置型）低NOX燃燒器，一次風(fēng)氣流通道內(nèi)布置旋流葉片（弱旋）。二次風(fēng)分為外二次風(fēng)和內(nèi)二次風(fēng)兩部分送入爐膛，同時(shí)將三次風(fēng)噴口下移，布置在上下噴燃器中間，將三次風(fēng)流量的2/3送入爐膛，增加了主燃區(qū)的燃料濃度，使主燃區(qū)在富燃料狀態(tài)下燃燒，從而抑制NOX的生成。

3.2 燃盡風(fēng)部分 為達(dá)到深化爐膛內(nèi)空氣分級(jí)燃燒的目的，在兩側(cè)墻水冷壁標(biāo)高為20700mm的位置處各布置4個(gè)內(nèi)徑為722mm的燃盡風(fēng)噴口，保證燃盡風(fēng)噴口的通流面積不變。原三次風(fēng)風(fēng)量的1/3作為新布置的燃盡風(fēng)噴口的中心部分，新增燃盡風(fēng)的風(fēng)率為20%，這樣，總的燃盡風(fēng)風(fēng)率達(dá)到27%。

3.3 三次風(fēng)部分 在兩側(cè)墻水冷壁標(biāo)高為16100mm的位置處增設(shè)8個(gè)內(nèi)徑為506mm的三次風(fēng)噴口，風(fēng)量為原三次風(fēng)風(fēng)量的2/3。為了避免三次風(fēng)氣流對(duì)主燃燒器的氣流造成影響，下移后的三次風(fēng)噴口布置位置需考慮氣流相互影響。原三次風(fēng)風(fēng)量的1/3作為燃盡風(fēng)（標(biāo)高為20700mm）的中心風(fēng)使用。

4 低氮燃燒器改造后出現(xiàn)的問(wèn)題、原因分析及措施

4.1 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題 ①低負(fù)荷時(shí)再熱汽溫偏低，平均低于530℃。②鍋爐在加負(fù)荷時(shí)容易發(fā)生超溫現(xiàn)象，減溫水用量較大；③飛灰含碳量略有升高，由之前的平均4.5%升高至5.1%；④鍋爐效率有所降低，由之前的平均91.3%降至90.6%。

4.2 原因分析 ①低氮空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造之后，主燃區(qū)的溫度下降較多，爐內(nèi)溫度分布更加均勻。水冷壁的沾污結(jié)渣情況會(huì)有很大改善，爐內(nèi)水冷壁吸熱增強(qiáng)，爐膛出口煙溫下降，鍋爐的過(guò)熱汽溫、再熱汽溫下降，特別是在低負(fù)荷時(shí)更為明顯。②鍋爐在加負(fù)荷時(shí)，如果主燃燒區(qū)的風(fēng)量不能及時(shí)送入，在燃料投自動(dòng)的情況下，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)大幅升高，使主燃區(qū)的煤粉濃度升高很快，雖然一定程度上抑制了NOX的生成，但使得煤粉燃燒推遲，火焰中心明顯上移，致使?fàn)t膛出口煙溫升高，從而引起過(guò)熱汽溫升高甚至出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

4.3 運(yùn)行措施 ①根據(jù)燃用煤種調(diào)整燃燒器各擋板位置：下層燃燒器：內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度60度，內(nèi)二次風(fēng)蓋板開(kāi)度100%，外二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度45度。上層燃燒器：內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度60度，內(nèi)二次風(fēng)蓋板開(kāi)度50%，外二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度45度。燃盡風(fēng)：旋流葉片開(kāi)度0度（直流），三次風(fēng)冷卻風(fēng)門(mén)開(kāi)度20%。三次風(fēng)全部切換至下層三次風(fēng)火嘴。②高負(fù)荷時(shí)：氧量控制在3.5%-4.0%；下層燃燒器二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度40～50%，上層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度25～35%，燃盡風(fēng)門(mén)開(kāi)度60%-100%。一次風(fēng)調(diào)整：應(yīng)根據(jù)風(fēng)粉濃度變化情況，及時(shí)提高一次風(fēng)速和一次風(fēng)總風(fēng)壓，確保一次風(fēng)風(fēng)粉濃度顯示均勻穩(wěn)定。③低負(fù)荷時(shí)：燃燒調(diào)整以穩(wěn)定燃燒為主，下層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度20-25%，上層二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度20%，燃盡風(fēng)根據(jù)氧量情況適當(dāng)關(guān)小，最小可關(guān)至15%，爐膛出口氧量維持在4～5%，最大不超5%。

5 結(jié)論

通過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，#3爐于2014年3月1日至3月15日進(jìn)行了改造后的性能試驗(yàn)，試驗(yàn)要求在燃用實(shí)際煤種，機(jī)組660t/h、570t/h、500t/h負(fù)荷三個(gè)工況進(jìn)行測(cè)試；測(cè)量NOX排放濃度、改造后的鍋爐效率、飛灰含碳量、CO排放濃度，并檢查爐膛以及燃燒器噴口附近的結(jié)焦情況。

通過(guò)表1、2可以看出：

5.1 鍋爐660t/h出力工況熱效率與設(shè)計(jì)值（91.831%、670 t/h）相比，提高約0.239個(gè)百分點(diǎn)。

5.2 鍋爐飛灰含碳量達(dá)到了本次燃燒器改造后“飛灰含碳量小于5%”的目標(biāo)。

5.3 在鍋爐660t/h、570t/h、500t/h出力工況下，爐膛煙氣NOX含量（O2=6%，標(biāo)基干態(tài)）分別為537mg/m3、541mg/m3、541mg/m3，達(dá)到保證值（省煤器出口鍋爐NOX排放值為不高于550mg/Nm3）；爐膛煙氣CO含量分別為37ppm、26ppm、34ppm，達(dá)到保證值（不大于100ppm）。

表1 不同負(fù)荷下鍋爐效率及主要參數(shù)表

■

表2 不同負(fù)荷下鍋爐排放值

■

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次改造，雖然鍋爐在剛運(yùn)行初期出現(xiàn)一系列問(wèn)題，但通過(guò)運(yùn)行人員對(duì)改造設(shè)備的熟悉和燃燒方式及配風(fēng)的合理調(diào)整后，使鍋爐運(yùn)行更加安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，達(dá)到了改造初期要求，最重要的是大幅度降低了NOX排放，取得了明顯的環(huán)境效益，值得在分公司其它鍋爐上運(yùn)用和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]任建興，瞿曉敏，傅堅(jiān)剛，等.火電廠氮氧化物的生成與控制[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，18（3）：19-23.

[2]張成恩.分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用[J].鍋爐技術(shù)，1998（6）.

[3]漳澤發(fā)電分公司#3爐性能試驗(yàn)報(bào)告[R].endprint

摘要： 低氮燃燒器是一種新型環(huán)保燃燒器，可降低鍋爐燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物。本文針對(duì)漳澤發(fā)電分公司670T鍋爐進(jìn)行低氮燃燒器改造后的運(yùn)行情況、燃燒調(diào)整方法和出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行全面分析比較，并提出針對(duì)性運(yùn)行調(diào)整措施，使鍋爐運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)與安全，達(dá)到環(huán)保排放要求。

Abstract： Low-NOX burner is a new kind of green burner， and it can reduce the nitrogen oxides produced during combustion of boiler. This paper analyzed the operating conditions， combustion adjustment methods and emerging problems of boiler 670T of Zhangze Power Generation Branch Company after transformation of low-NOX burner， and proposed targeted adjustment measures to achieve more economical and safe operation of boiler and meet environmental emissions requirements.

關(guān)鍵詞： 低氮燃燒器；一次風(fēng)速；火焰中心

Key words： low-NOX burner；once wind speed；flame center

中圖分類(lèi)號(hào)：TK227.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）25-0057-02

1 設(shè)備概況

漳澤發(fā)電分公司#3鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、雙爐膛、超高壓中間再熱、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。在爐膛左右兩側(cè)墻上13600mm和18100mm標(biāo)高處分上下兩層布置16支旋流式煤粉噴燃器，每側(cè)8支，每層4支。在上層噴燃器以上的左右兩側(cè)墻20600mm標(biāo)高處還對(duì)稱(chēng)布置三次風(fēng)噴燃器8支，每側(cè)墻各4支。燃燒器為雙蝸殼旋流式燃燒器，其一次風(fēng)蝸殼內(nèi)部加裝有特殊的內(nèi)螺紋均流線，二次風(fēng)結(jié)構(gòu)為可調(diào)的軸向葉片，一、二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)方向相同，相鄰兩燃燒器旋轉(zhuǎn)方向相反。為適應(yīng)環(huán)保排放要求，降低鍋爐煙氣中的NOX含量，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，漳澤發(fā)電分公司#3爐于2013年12月至2014年1月利用B級(jí)檢修機(jī)會(huì)對(duì)該爐進(jìn)行了燃燒設(shè)備的改造。

2 NOX生成機(jī)理與低氮燃燒技術(shù)

2.1 NOX生成機(jī)理 燃料燃燒所生成的NO主要來(lái)自兩方面：一是燃燒所用空氣中氮的氧化，即“熱力型NO”；二是燃料中所含氮化物在燃燒過(guò)程中熱分解再氧化，即“燃料型NO”。另外還有“瞬發(fā)型NO”。

2.2 降低NOX的燃燒技術(shù) ①降低主燃燒區(qū)域的氧氣濃度，當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)а<1時(shí)，燃燒區(qū)處于富燃料燃燒狀態(tài)，這對(duì)減少NOX生成有明顯的效果。②在爐墻附近及爐膛上部增大氧氣濃度，進(jìn)行過(guò)化學(xué)當(dāng)量的富氧燃燒，避免水冷壁及過(guò)熱器的高溫腐蝕，同時(shí)促進(jìn)煤粉的完全燃燒。

3 低氮燃燒器改造方案

3.1 燃燒器部分 為增加主燃燒區(qū)燃料濃度，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，將標(biāo)高為18100mm處的8只燃燒器整體下移1000mm，在豎直方向上與原燃燒器位置一一對(duì)應(yīng)，下層燃燒器標(biāo)高位置不變。將16只原燃燒器整體改造為L(zhǎng)YSC-3型（非偏置型）低NOX燃燒器，一次風(fēng)氣流通道內(nèi)布置旋流葉片（弱旋）。二次風(fēng)分為外二次風(fēng)和內(nèi)二次風(fēng)兩部分送入爐膛，同時(shí)將三次風(fēng)噴口下移，布置在上下噴燃器中間，將三次風(fēng)流量的2/3送入爐膛，增加了主燃區(qū)的燃料濃度，使主燃區(qū)在富燃料狀態(tài)下燃燒，從而抑制NOX的生成。

3.2 燃盡風(fēng)部分 為達(dá)到深化爐膛內(nèi)空氣分級(jí)燃燒的目的，在兩側(cè)墻水冷壁標(biāo)高為20700mm的位置處各布置4個(gè)內(nèi)徑為722mm的燃盡風(fēng)噴口，保證燃盡風(fēng)噴口的通流面積不變。原三次風(fēng)風(fēng)量的1/3作為新布置的燃盡風(fēng)噴口的中心部分，新增燃盡風(fēng)的風(fēng)率為20%，這樣，總的燃盡風(fēng)風(fēng)率達(dá)到27%。

3.3 三次風(fēng)部分 在兩側(cè)墻水冷壁標(biāo)高為16100mm的位置處增設(shè)8個(gè)內(nèi)徑為506mm的三次風(fēng)噴口，風(fēng)量為原三次風(fēng)風(fēng)量的2/3。為了避免三次風(fēng)氣流對(duì)主燃燒器的氣流造成影響，下移后的三次風(fēng)噴口布置位置需考慮氣流相互影響。原三次風(fēng)風(fēng)量的1/3作為燃盡風(fēng)（標(biāo)高為20700mm）的中心風(fēng)使用。

4 低氮燃燒器改造后出現(xiàn)的問(wèn)題、原因分析及措施

4.1 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題 ①低負(fù)荷時(shí)再熱汽溫偏低，平均低于530℃。②鍋爐在加負(fù)荷時(shí)容易發(fā)生超溫現(xiàn)象，減溫水用量較大；③飛灰含碳量略有升高，由之前的平均4.5%升高至5.1%；④鍋爐效率有所降低，由之前的平均91.3%降至90.6%。

4.2 原因分析 ①低氮空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造之后，主燃區(qū)的溫度下降較多，爐內(nèi)溫度分布更加均勻。水冷壁的沾污結(jié)渣情況會(huì)有很大改善，爐內(nèi)水冷壁吸熱增強(qiáng)，爐膛出口煙溫下降，鍋爐的過(guò)熱汽溫、再熱汽溫下降，特別是在低負(fù)荷時(shí)更為明顯。②鍋爐在加負(fù)荷時(shí)，如果主燃燒區(qū)的風(fēng)量不能及時(shí)送入，在燃料投自動(dòng)的情況下，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)大幅升高，使主燃區(qū)的煤粉濃度升高很快，雖然一定程度上抑制了NOX的生成，但使得煤粉燃燒推遲，火焰中心明顯上移，致使?fàn)t膛出口煙溫升高，從而引起過(guò)熱汽溫升高甚至出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

4.3 運(yùn)行措施 ①根據(jù)燃用煤種調(diào)整燃燒器各擋板位置：下層燃燒器：內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度60度，內(nèi)二次風(fēng)蓋板開(kāi)度100%，外二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度45度。上層燃燒器：內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度60度，內(nèi)二次風(fēng)蓋板開(kāi)度50%，外二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度45度。燃盡風(fēng)：旋流葉片開(kāi)度0度（直流），三次風(fēng)冷卻風(fēng)門(mén)開(kāi)度20%。三次風(fēng)全部切換至下層三次風(fēng)火嘴。②高負(fù)荷時(shí)：氧量控制在3.5%-4.0%；下層燃燒器二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度40～50%，上層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度25～35%，燃盡風(fēng)門(mén)開(kāi)度60%-100%。一次風(fēng)調(diào)整：應(yīng)根據(jù)風(fēng)粉濃度變化情況，及時(shí)提高一次風(fēng)速和一次風(fēng)總風(fēng)壓，確保一次風(fēng)風(fēng)粉濃度顯示均勻穩(wěn)定。③低負(fù)荷時(shí)：燃燒調(diào)整以穩(wěn)定燃燒為主，下層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度20-25%，上層二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度20%，燃盡風(fēng)根據(jù)氧量情況適當(dāng)關(guān)小，最小可關(guān)至15%，爐膛出口氧量維持在4～5%，最大不超5%。

5 結(jié)論

通過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，#3爐于2014年3月1日至3月15日進(jìn)行了改造后的性能試驗(yàn)，試驗(yàn)要求在燃用實(shí)際煤種，機(jī)組660t/h、570t/h、500t/h負(fù)荷三個(gè)工況進(jìn)行測(cè)試；測(cè)量NOX排放濃度、改造后的鍋爐效率、飛灰含碳量、CO排放濃度，并檢查爐膛以及燃燒器噴口附近的結(jié)焦情況。

通過(guò)表1、2可以看出：

5.1 鍋爐660t/h出力工況熱效率與設(shè)計(jì)值（91.831%、670 t/h）相比，提高約0.239個(gè)百分點(diǎn)。

5.2 鍋爐飛灰含碳量達(dá)到了本次燃燒器改造后“飛灰含碳量小于5%”的目標(biāo)。

5.3 在鍋爐660t/h、570t/h、500t/h出力工況下，爐膛煙氣NOX含量（O2=6%，標(biāo)基干態(tài)）分別為537mg/m3、541mg/m3、541mg/m3，達(dá)到保證值（省煤器出口鍋爐NOX排放值為不高于550mg/Nm3）；爐膛煙氣CO含量分別為37ppm、26ppm、34ppm，達(dá)到保證值（不大于100ppm）。

表1 不同負(fù)荷下鍋爐效率及主要參數(shù)表

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表2 不同負(fù)荷下鍋爐排放值

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6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次改造，雖然鍋爐在剛運(yùn)行初期出現(xiàn)一系列問(wèn)題，但通過(guò)運(yùn)行人員對(duì)改造設(shè)備的熟悉和燃燒方式及配風(fēng)的合理調(diào)整后，使鍋爐運(yùn)行更加安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，達(dá)到了改造初期要求，最重要的是大幅度降低了NOX排放，取得了明顯的環(huán)境效益，值得在分公司其它鍋爐上運(yùn)用和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]任建興，瞿曉敏，傅堅(jiān)剛，等.火電廠氮氧化物的生成與控制[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，18（3）：19-23.

[2]張成恩.分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用[J].鍋爐技術(shù)，1998（6）.

[3]漳澤發(fā)電分公司#3爐性能試驗(yàn)報(bào)告[R].endprint

摘要： 低氮燃燒器是一種新型環(huán)保燃燒器，可降低鍋爐燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物。本文針對(duì)漳澤發(fā)電分公司670T鍋爐進(jìn)行低氮燃燒器改造后的運(yùn)行情況、燃燒調(diào)整方法和出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行全面分析比較，并提出針對(duì)性運(yùn)行調(diào)整措施，使鍋爐運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)與安全，達(dá)到環(huán)保排放要求。

Abstract： Low-NOX burner is a new kind of green burner， and it can reduce the nitrogen oxides produced during combustion of boiler. This paper analyzed the operating conditions， combustion adjustment methods and emerging problems of boiler 670T of Zhangze Power Generation Branch Company after transformation of low-NOX burner， and proposed targeted adjustment measures to achieve more economical and safe operation of boiler and meet environmental emissions requirements.

關(guān)鍵詞： 低氮燃燒器；一次風(fēng)速；火焰中心

Key words： low-NOX burner；once wind speed；flame center

中圖分類(lèi)號(hào)：TK227.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）25-0057-02

1 設(shè)備概況

漳澤發(fā)電分公司#3鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、雙爐膛、超高壓中間再熱、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。在爐膛左右兩側(cè)墻上13600mm和18100mm標(biāo)高處分上下兩層布置16支旋流式煤粉噴燃器，每側(cè)8支，每層4支。在上層噴燃器以上的左右兩側(cè)墻20600mm標(biāo)高處還對(duì)稱(chēng)布置三次風(fēng)噴燃器8支，每側(cè)墻各4支。燃燒器為雙蝸殼旋流式燃燒器，其一次風(fēng)蝸殼內(nèi)部加裝有特殊的內(nèi)螺紋均流線，二次風(fēng)結(jié)構(gòu)為可調(diào)的軸向葉片，一、二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)方向相同，相鄰兩燃燒器旋轉(zhuǎn)方向相反。為適應(yīng)環(huán)保排放要求，降低鍋爐煙氣中的NOX含量，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，漳澤發(fā)電分公司#3爐于2013年12月至2014年1月利用B級(jí)檢修機(jī)會(huì)對(duì)該爐進(jìn)行了燃燒設(shè)備的改造。

2 NOX生成機(jī)理與低氮燃燒技術(shù)

2.1 NOX生成機(jī)理 燃料燃燒所生成的NO主要來(lái)自兩方面：一是燃燒所用空氣中氮的氧化，即“熱力型NO”；二是燃料中所含氮化物在燃燒過(guò)程中熱分解再氧化，即“燃料型NO”。另外還有“瞬發(fā)型NO”。

2.2 降低NOX的燃燒技術(shù) ①降低主燃燒區(qū)域的氧氣濃度，當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)а<1時(shí)，燃燒區(qū)處于富燃料燃燒狀態(tài)，這對(duì)減少NOX生成有明顯的效果。②在爐墻附近及爐膛上部增大氧氣濃度，進(jìn)行過(guò)化學(xué)當(dāng)量的富氧燃燒，避免水冷壁及過(guò)熱器的高溫腐蝕，同時(shí)促進(jìn)煤粉的完全燃燒。

3 低氮燃燒器改造方案

3.1 燃燒器部分 為增加主燃燒區(qū)燃料濃度，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，將標(biāo)高為18100mm處的8只燃燒器整體下移1000mm，在豎直方向上與原燃燒器位置一一對(duì)應(yīng)，下層燃燒器標(biāo)高位置不變。將16只原燃燒器整體改造為L(zhǎng)YSC-3型（非偏置型）低NOX燃燒器，一次風(fēng)氣流通道內(nèi)布置旋流葉片（弱旋）。二次風(fēng)分為外二次風(fēng)和內(nèi)二次風(fēng)兩部分送入爐膛，同時(shí)將三次風(fēng)噴口下移，布置在上下噴燃器中間，將三次風(fēng)流量的2/3送入爐膛，增加了主燃區(qū)的燃料濃度，使主燃區(qū)在富燃料狀態(tài)下燃燒，從而抑制NOX的生成。

3.2 燃盡風(fēng)部分 為達(dá)到深化爐膛內(nèi)空氣分級(jí)燃燒的目的，在兩側(cè)墻水冷壁標(biāo)高為20700mm的位置處各布置4個(gè)內(nèi)徑為722mm的燃盡風(fēng)噴口，保證燃盡風(fēng)噴口的通流面積不變。原三次風(fēng)風(fēng)量的1/3作為新布置的燃盡風(fēng)噴口的中心部分，新增燃盡風(fēng)的風(fēng)率為20%，這樣，總的燃盡風(fēng)風(fēng)率達(dá)到27%。

3.3 三次風(fēng)部分 在兩側(cè)墻水冷壁標(biāo)高為16100mm的位置處增設(shè)8個(gè)內(nèi)徑為506mm的三次風(fēng)噴口，風(fēng)量為原三次風(fēng)風(fēng)量的2/3。為了避免三次風(fēng)氣流對(duì)主燃燒器的氣流造成影響，下移后的三次風(fēng)噴口布置位置需考慮氣流相互影響。原三次風(fēng)風(fēng)量的1/3作為燃盡風(fēng)（標(biāo)高為20700mm）的中心風(fēng)使用。

4 低氮燃燒器改造后出現(xiàn)的問(wèn)題、原因分析及措施

4.1 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題 ①低負(fù)荷時(shí)再熱汽溫偏低，平均低于530℃。②鍋爐在加負(fù)荷時(shí)容易發(fā)生超溫現(xiàn)象，減溫水用量較大；③飛灰含碳量略有升高，由之前的平均4.5%升高至5.1%；④鍋爐效率有所降低，由之前的平均91.3%降至90.6%。

4.2 原因分析 ①低氮空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造之后，主燃區(qū)的溫度下降較多，爐內(nèi)溫度分布更加均勻。水冷壁的沾污結(jié)渣情況會(huì)有很大改善，爐內(nèi)水冷壁吸熱增強(qiáng)，爐膛出口煙溫下降，鍋爐的過(guò)熱汽溫、再熱汽溫下降，特別是在低負(fù)荷時(shí)更為明顯。②鍋爐在加負(fù)荷時(shí)，如果主燃燒區(qū)的風(fēng)量不能及時(shí)送入，在燃料投自動(dòng)的情況下，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)大幅升高，使主燃區(qū)的煤粉濃度升高很快，雖然一定程度上抑制了NOX的生成，但使得煤粉燃燒推遲，火焰中心明顯上移，致使?fàn)t膛出口煙溫升高，從而引起過(guò)熱汽溫升高甚至出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

4.3 運(yùn)行措施 ①根據(jù)燃用煤種調(diào)整燃燒器各擋板位置：下層燃燒器：內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度60度，內(nèi)二次風(fēng)蓋板開(kāi)度100%，外二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度45度。上層燃燒器：內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度60度，內(nèi)二次風(fēng)蓋板開(kāi)度50%，外二次風(fēng)旋流葉片開(kāi)度45度。燃盡風(fēng)：旋流葉片開(kāi)度0度（直流），三次風(fēng)冷卻風(fēng)門(mén)開(kāi)度20%。三次風(fēng)全部切換至下層三次風(fēng)火嘴。②高負(fù)荷時(shí)：氧量控制在3.5%-4.0%；下層燃燒器二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度40～50%，上層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度25～35%，燃盡風(fēng)門(mén)開(kāi)度60%-100%。一次風(fēng)調(diào)整：應(yīng)根據(jù)風(fēng)粉濃度變化情況，及時(shí)提高一次風(fēng)速和一次風(fēng)總風(fēng)壓，確保一次風(fēng)風(fēng)粉濃度顯示均勻穩(wěn)定。③低負(fù)荷時(shí)：燃燒調(diào)整以穩(wěn)定燃燒為主，下層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度20-25%，上層二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度20%，燃盡風(fēng)根據(jù)氧量情況適當(dāng)關(guān)小，最小可關(guān)至15%，爐膛出口氧量維持在4～5%，最大不超5%。

5 結(jié)論

通過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，#3爐于2014年3月1日至3月15日進(jìn)行了改造后的性能試驗(yàn)，試驗(yàn)要求在燃用實(shí)際煤種，機(jī)組660t/h、570t/h、500t/h負(fù)荷三個(gè)工況進(jìn)行測(cè)試；測(cè)量NOX排放濃度、改造后的鍋爐效率、飛灰含碳量、CO排放濃度，并檢查爐膛以及燃燒器噴口附近的結(jié)焦情況。

通過(guò)表1、2可以看出：

5.1 鍋爐660t/h出力工況熱效率與設(shè)計(jì)值（91.831%、670 t/h）相比，提高約0.239個(gè)百分點(diǎn)。

5.2 鍋爐飛灰含碳量達(dá)到了本次燃燒器改造后“飛灰含碳量小于5%”的目標(biāo)。

5.3 在鍋爐660t/h、570t/h、500t/h出力工況下，爐膛煙氣NOX含量（O2=6%，標(biāo)基干態(tài)）分別為537mg/m3、541mg/m3、541mg/m3，達(dá)到保證值（省煤器出口鍋爐NOX排放值為不高于550mg/Nm3）；爐膛煙氣CO含量分別為37ppm、26ppm、34ppm，達(dá)到保證值（不大于100ppm）。

表1 不同負(fù)荷下鍋爐效率及主要參數(shù)表

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表2 不同負(fù)荷下鍋爐排放值

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6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次改造，雖然鍋爐在剛運(yùn)行初期出現(xiàn)一系列問(wèn)題，但通過(guò)運(yùn)行人員對(duì)改造設(shè)備的熟悉和燃燒方式及配風(fēng)的合理調(diào)整后，使鍋爐運(yùn)行更加安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，達(dá)到了改造初期要求，最重要的是大幅度降低了NOX排放，取得了明顯的環(huán)境效益，值得在分公司其它鍋爐上運(yùn)用和推廣。

參考文獻(xiàn)：

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[3]漳澤發(fā)電分公司#3爐性能試驗(yàn)報(bào)告[R].endprint