超超临界直流锅炉低氮改造及运行调整

杨小军贺正皓

摘要：在使用过程中，有些超超临界直流锅炉在运行一段时间以后就会出现损坏现象，面对这种情况相关技术工作人员对超超临界直流锅炉进行低氮改造。将改造后的锅炉实验投入使用，根据实际情况进行调整，最大程度的降低NO的含量，减少对锅炉的腐蚀，在此基础上使煤粉燃烧更完全，提高锅炉的工作效率，希望本文能给相关单位的工作带来积极影响。

关键词：超超临界直流锅炉；低氮改造；运行调整

引言：随着我国改革开放的不断推进，我国的工业行业崛起迅速，与此同时以火力发电的技术不断进步，对我国工业方面节能减排的发展产生重要作用。超超临界直流锅炉凭借自身价格相对较低、工作效率高等优势逐渐代替传统锅炉成为火力发电的新势力。但任何事物都是有好有坏的，我们也不能忽略其劣势，所以对超超临界直流锅炉的低氮改造一直在进行。

一、选择合适的超超临界直流锅炉燃烧器改造方法

锅炉在长时间使用过后，会造成氮的排放量增多、侧墙在高温状况下受到腐蚀、锅炉燃烧器部分出现结焦、磨损、煤粉燃烧不充分、煤灰含碳量增高等状况，对锅炉的使用产生消极影响。改造之前的超超临界直流锅炉燃烧器属于外浓内淡型低氮旋流煤粉燃烧器，该种类型的燃烧器在工作负荷量较多或者超出负荷量的情况下，催化还原脱硝系统进口的氮含量浓度将达到450mg/m³，对燃烧器的喷口也会造成损坏。根据氮氧化合物的生成原理，对氮氧化合物的生成量产生影响的包括温度、燃烧器附近的氧气含量、燃烧后的残留物在锅炉内的停留时间和煤粉的质量特点[1]。以降低锅炉温度避免出现局部高温状况和降低锅炉内的含氧量让煤粉在缺氧的情况下燃烧这两种方式可以减少氮氧化合物的生成量。

如果降低锅炉内的含氧量，就会使锅炉内的煤灰增多，降低锅炉的使用效率。对超超临界直流锅炉的改造，既要保证煤灰量降低，还要在提高锅炉使用效率的情况下保证低氮，这就使超超临界直流锅炉的改造面临着种种挑战。要保证锅炉的使用效率。首先我们需要通过研究找出锅炉运行过程中最佳的含氧量和最恰当的燃烧风率，尽可能的降低煤粉未燃尽的损失和锅炉的排烟损失。

通过不断试验，我们发现将锅炉原来使用的旋流煤粉燃烧器置换为新型低氮旋流煤粉燃烧器、把原来燃烧器的一次风扩锥角度由原来的45°缩减为25°，二次风的扩锥角度缩减为30°，可以提高锅炉的煤粉燃烧率。对锅炉增添冷却系统，保证锅炉燃烧器在不工作的情况下能得到有效冷却。锅炉煤粉燃烧器将燃烧时使用的空气分为一次风、内外二次风、中心风四部分，所以更换新型的旋流煤粉燃烧器由一次风管、内外二次风、中心风以及中心风管几部分组成。

二、对改造前后NOx的浓度含量进行对比

对超超临界直流锅炉进行改造后，通过测量改造前后的氮浓度含量，我们发现在燃烧器工作负荷量较大的情况下，氮的浓度由450mg/m³转变为250mg/m³，有明显的降低，更低的情况下甚至可以到150mg/m³，由此可以表明改造后的燃烧器氮含量明显降低[2]。对燃烧器的改造产生积极影响的主要有以下几个方面：

（1）加装的一层OFA风使煤粉的的燃烧效率得到提升，降低了锅炉局部的温度，这样的条件下会使氮的生成减少；

（2）改变了一次风、二次风的扩流锥，既可以使煤粉的浓淡分离程度增强，还可以使烟气回流区域扩大，使煤粉充分燃烧。

三、锅炉热态状况下进行优化调整研究

更换的锅炉燃烧器虽然可以大幅度地降低氮的浓度含量，但是为了追求更高程度上氮的含量降低，以及对超超临界直流锅炉排放问题的讨论，还要接着对锅炉燃烧时的特征进行研究分析，并不断调整锅炉热态状况。，以适应特殊情况下超超临界直流锅炉的使用需要。

（一）分析锅炉调整状况

改造后锅炉燃烧器的含氧量以及氮等的排放情况都需要进行详细的调查分析，这样对进一步改善锅炉含氧量以及对锅炉的使用状况研究有益，能在一定条件下降低锅炉内壁的损坏程度。

（二）对锅炉的基础工况分析

对锅炉进行调整之前，更换燃烧器后的锅炉的基础状况为在负荷为1000MW的状况下，锅炉进风量在3200t/h上下浮动，上层的OFA张开角度约为75％，下层的OFA完全张开。根据研究数据显示，锅炉宽度上含氧量的分布也有据可循，锅炉炉膛含氧量呈现出中间高、四周低的状况，与此相对应的情况下一氧化碳的浓度也是中间高四周低。如果要追求左右两侧的含氧量持平的话，那么就要保证左右两侧的OFA开度相似[3]。

（三）调整燃烧的强度

再次进行研究后，我们可以发现锅炉内二次风减小以后，风对锅炉内火焰的影响也随之减小，通过此种方法可以降低锅炉内温度，由此就可以减少氮的生成，并且保证煤粉得到充分燃烧，降低煤灰中CO的产出。

总结：对超超临界直流锅炉进行改造后，NOx的浓度含量明显降低，煤灰的含碳量也有很大程度的下降。这证明改变锅炉燃烧器的扩流锥不仅能充分燃烧回流区的煤粉，提高锅炉的工作效率，还能降低锅炉在工作时的温度，减少损坏现象。之前的研究以数值模拟的方式来优化低氮改造计划为主，经过多次试验研究，分析低氮改造的最后结果，不难发现NOx的浓度相比之前有明显的降低。通过对超超临界直流锅炉的改造，使火力发电行业响应国家节能减排的号召，在符合国家现行的标准之下，还能产生更高的经济效益，可谓一举两得。

参考文献：

[1]杨勇平，杨志平，徐钢，等.中国火力发电能耗状况及展望[小中国电机工程学报，2013，32（23）1-11.

[2]李明；低氮燃烧器改造对NO_X减排效果研究[D]；华南理工大学；2013年

[3]戴成峰，应明良，潘国清，胡伟锋，屠小宝；四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧改造及其效果分析[J]；能源技术经济；2012年06期