130T-H锅炉低氮燃烧器改造研究.docx

          130T/H锅炉低氮燃烧器改造研究                    摘要：文章主要介绍了利用低氮燃烧技术实现对燃煤锅炉氮氧化物排放的控制，并以某热电厂为例，详细阐述了低氮燃烧器加空气分级燃烧技术在130t/h燃煤锅炉上的工程应用通过低氮燃烧器改造，降低NOx排放≤280mg/Nm3（6%O2），达到了很好的环保效益关键词：脱硝；低氮燃烧器；空气分级燃烧引言随着人们生活水平的提高，控制污染、改善环境已经成为全人类共同面对的问题，二氧化硫和氮氧化物作为我国大气酸雨、灰霾的主要污染源也越来越受到各界的重视目前电力行业是国民经济的基础行业，随着经济的发展，我国的电力需求不断增长，电力结构以火电为主，能源结构中煤炭占有较大比例，火电厂燃煤量占全国煤炭消耗总量的50%左右，电力行业氮氧化物的排放也在全国氮氧化物排放总量中占有较大比重，燃煤电厂的烟气排放是是氮氧化物产生的主要来源之一因此，控制火力发电厂氮氧化物的排放，对于控制氮氧化物的排放总量和改善生态环境具有重要意义1概况燃煤锅炉生成的氮氧化物主要是NO（约占90%）和少量的NO2（约占5～10%）对于炉内温度低于2000K的煤粉炉，氮氧化物生成主要分燃料型、热力型和快速型三种基本类型。

燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中发生热分解，并进一步氧化生成的氮氧化物称为燃料型NOx其影响生成的因素主要包括煤质（含氮量、挥发分、燃料比等）与燃烧设备运行参数等两方面热力型NOx在高温环境下，由空气中的氮氧化物生成，其主要的影响因素是温度和反应环境中的氧浓度降低燃料型NOx，要求氧量低，尤其是挥发份的析出和燃烧阶段，氧量越低越好；降低热力型NOx，要求氧浓度低，温度低，在高温区的停留时间短而要保证煤粉稳定燃烧及飞灰灰渣含碳量低，则要求燃烧时有足够高的温度、足够的氧量和煤粉浓度以及后期要强烈扰动炉内温度越低或越分布合理，越有利于防止结渣及高温腐蚀从以上的分析可以看出，降低NOx排放的技术措施在一定程度上和稳定燃烧、降低飞灰可燃物、防止结渣和降低高温腐蚀相矛盾在此基础上研究产生的低氮燃烧技术能够很好地缓解这个矛盾2低氮燃烧改造实例2.1锅炉设备概况某热电厂2×130t/h锅炉为NG-130/5，为3/485-M1型单汽包、自然循环、集中下降管、Π型布置的固态排渣煤粉炉改造前燃烧器是采用了可调式煤粉浓缩器和横置式波形稳燃器的直流式水平浓淡煤粉燃烧器，并且在稳燃器中心引入了中心风，三次风喷口为上下摆动式。

燃烧器为四角布置，假想切圆直径为450mm；设计煤种为淮南烟煤表1锅炉主要设计参数：2.2改造方法SOFA技术是有效的控制NOx排放的成熟技术，脱硝率一般在30～60％，在国外有较多的成功应用实例此次燃烧器改造以SOFA空气分级燃烧技术为主，同时揉和百叶窗式上下浓淡燃烧技术、低氧燃烧技术、偏转二次风技术等多项技术，控制整个燃烧过程中NOx生成2.2.1燃烧器喷口布置主燃烧器喷口从下到上依次为下二次风、下一次风、中二次风、上一次风、上二次风、三次风，主燃烧器上部设SOFA燃烧器，共2层SOFA喷口，即上SOFA和下SOFA各喷口特点如下：（1）一次风两层喷口平均布置标高维持与原燃烧器一次风喷口标高相同一次风采用百叶窗分离上下浓淡燃烧器，一次风采用高浓淡比可调式煤粉浓淡低NOx燃烧器，分为下浓上淡两股气流，浓侧煤粉气流浓度提高，着火热降低，着火迅速，在与周围其他气流混和前即消耗掉大量氧气，使燃烧气氛迅速处于低氧状态，可大大抑制NOx生成；另外由于着火迅速，使得热解程度加深，更多的燃料N随挥发份一同释放，焦炭N大幅减少，而低NOx燃烧状态下挥发份N向NOx的转化率要比焦炭N向NOx的转化率低得多。

淡侧煤粉浓度较低，着火初期燃烧温度较低，NOx排放也可控制在较低水平同时，一次风喷口中间设置水平“V”型钝体，运行时在钝体后形成回流区，强化燃烧，保证稳定燃烧，降低着火初期NOx排放；喷口周围设偏置周界风，周界风引自二次风箱，设手动调节风门，可以根据燃用煤种需要调整风量，防止喷口烧坏，同时周界风还起到强化水冷壁附近氧化性气氛，防止水冷壁结焦和高温腐蚀2）二次风仍采用均等配风布置方式，但主燃烧器中层和上层二次风喷口面积均有减小各层二次风的功用与改前有所不同：下二次风主要用于托浮煤粉气流及补充下一次风着火后煤粉继续燃烧所需的氧量，中二次风用于煤粉着火后的助燃，上二次风在三次风投运时关闭，仅留少量冷却风，三次风停运时，相邻的上二次风打开，保证主燃烧区域送风3）三次风喷口不做改动2.2.2空气动力场喷口布置假想切圆采用“一、二次风大小切圆”方式一次风及三次风形成逆时针方向直径为450mm的假想切圆下二次风也按450mm设计，以保证托浮煤粉防止离析和冷灰斗结渣中二次风、上二次风形成逆时针方向直径为800mm的假想切圆，SOFA风形成逆时针方向直径为200mm的假想切圆这样设计炉内空气动力场，一次风煤粉气流进入炉膛，被偏转的二次风裹在炉膛中央，形成富燃料区，四周水冷壁附近则形成富空气区，这样的空气动力场还有着火稳定、防结焦及高温腐蚀和NOx生成量少等优点。

SOFA采用小切圆的方式，在实现风包粉的基础上，又保证了燃料充分燃尽2.2.3配风参数本改造不改动现有制粉系统和送粉系统；燃烧器设计一、三次风风温、风速维持不变，但考虑到NOx控制需要，略微减少送入炉膛总热风量燃烧器配风参数如下表表3燃烧器设计配风2.3改造后燃烧器特点（1）防磨损、结渣和高温腐蚀偏转二次风水平空气分级燃烧技术的利用使得炉内形成一次风粉在内、二次风在外的“风包粉”结构，防止一次风粉冲刷炉墙导致水冷壁磨损和结渣同时由于外围的二次风消除了炉内近壁区的还原性气氛，也很好的起到了防结渣和高温腐蚀的作用2）燃尽效果好要获得好的低NOx排放效果，SOFA应布置在距离主燃烧区越远越好的位置，但其布置高度另一方面也受到碳燃尽的影响本项目控制上层燃尽风中心标高取15600mm，有足够的空间保证煤粉燃尽3）稳燃效果好采用百叶窗分离上下浓淡燃烧器，将一次风分为下浓上淡两股，大部分燃料在浓侧着火燃烧，浓侧煤粉浓度提高数倍，着火热成倍降低，气流着火得到强化，燃烧更加稳定同时，在一次风喷口设置“V”型钝体，使得煤粉混合物射流经过钝体时，在钝体下游形成一个稳定回流区，卷吸高温烟气，而高温烟气回流提高了煤粉着火的环境温度，使火焰稳定在回流区中，稳燃效果明显。

4）变负荷工况适应性好设置2层SOFA风喷口，SOFA喷口可通过手动执行机构作上下30°摆动，可调节炉内火焰中心位置和氧化还原区高度，适应不同燃尽性能的煤种变化的同时，保证NOx排放采用可上下摆动的SOFA设计，能有效调整SOFA和烟气的混合过程，降低飞灰含碳量和一氧化碳（CO）含量，并能有效的控制主汽温度变化5）自动化程度高，可靠性好新增SOFA风门由电动执行器控制，执行器纳入机组原DCS控制参考文献：[1]陈明智.200MW机组锅炉低氮燃烧调整方法.广东科技，2010，7[2]应明良等.600MW机组对冲燃烧锅炉低氮燃烧改造及运行调整.中国电力，2011，4（44）[3]多煤种低氮燃烧及煤的燃尽研究.上海电力，2005，5[4]贾宏禄.流量可调型喷燃器和低氮燃烧.华东电力，1992，7[5]伍昌鸿，李德暖，刘业雄，邱建平，杨顺强.300MW机组锅炉低氮燃烧的改造.广东电力，2008，3（11）  -全文完-。