科技・探索・争鸣 Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ界 Ｖｉｓｉｏｎ 燃煤锅炉低氮燃烧控制策略 刘晓龙 （辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁锦州１２１０００） 【摘要】在我国能源的消费结构主要是煤炭，由此传统燃煤电站是电力工业的基础。其中降低燃煤所产生的氮氧化物是控制大气污染物 重要措施。本文对某３００ＭＷ亚临界机组圆燃煤锅炉进行研究，其燃烧方式四角切圆，该机组于２０１４年进行低ＮＯｘ燃烧改造后将原燃烧器更 换为低氮燃烧器并增加多层燃尽风的空气分级系统，经优化调整较好地降低了ＮＯｘ排放水平。在不同的燃尽风配比的情况下，Ｎ０ｘ有不同的 变化趋势。本文对目前主流的低ＮＯｘ燃烧改造方案进行比较，并对低氮燃烧控制策略进行梳理。 【关键词】燃煤电站；低ＮＯｘ燃烧改造；多级燃尽风 ０背景 燃料量少产生的氮氧化物较少．同时也可以起到为浓相煤粉气流后期 在我国以煤碳为主的能源结构．决定了燃煤机组是电力工业的 燃烧补充部分氧量的作用 ｆ２）旋流燃烧器采用一次风中心与两层二 组。根据不完全统计，２０１２年动力煤的消费结构中高达６２．２３％的用于 次风延轴向布置．在一次风中煤粉着火后与不同刚度和风量的两股二 次风混合 先与居于内层的少量二次风混合．进行乏氧燃烧减少初期 发电。大量煤炭燃烧也产生的大气污染物排放．不但对环境产生了较 氧化物的形成还原性气氛．然后再与居于外层风量较大的同时对应的 大的影响．并已经成为制约了电力工业发展的主要因素 有数据表明 刚性也较强的二次风进行混合．推迟整体的燃烧过程，相应的热力型 ２０１５年我国火电厂大气污染物的排放量为二氧化硫１０４９万吨、烟尘 ＮＯｘ含量降低。 ５４４万吨、氮氧化物１３１０万吨。由此．控制和减少大气污染物的排放 空气分级燃烧近年在在燃煤锅炉低ＮＯｘ改造中应用较为广泛．分 是电力工业可持续发展的关键 为径向分级和垂直分级两种形式 （１）无论对四角切圆燃烧系统或对冲 ＮＯｘ是大气污染的元凶之一．达到一定浓度对人提及健康造成危 式燃烧系统改造都可应用二次风轴向分级．主燃烧区域乏氧燃烧即过 害。现阶段．我国对电站锅炉氮氧化物排放控制要求日益严格．为了实 量空气系数＜１．使主燃烧区域处于不完全燃烧状态。有文献表明主燃 现燃煤电站锅炉的达标排放．目前低ＮＯｘ燃烧改造的主流技术为烟 烧区域内送入所需约８０％左右的理论空气量．燃烧速率和炉膛温度降 气脱硝和低氮燃烧技术 低．同时使炉膛内还原性气氛增强：燃烧形成焦炭表面多孔在高温作用 下还可将已生成的部分氮氧化物还原为氮气．而降低锅炉氮氧化物总 １烟气脱硝 的排放量 燃尽风将剩余的空气量送入主燃烧区域上方，将剩余煤粉继 近年来国内外已经开发出多种ＮＯｘ的脱除方法．利用氮氧化物 续燃尽 采用燃尽风既降低主燃烧区域的含氧量，减少燃料型ＮＯｘ同 的物理、化学性质进行还原和吸附 按照烟气脱硝所采用的工艺方法 时扩大了燃烧区域．降低整体燃烧区域截面热负荷，减少热力型ＮＯｘ。 可分为湿法脱硝和干法脱硝 湿法脱硝是利用氮氧化物溶于水后产生 （２）针对四角切圆燃烧系统改造主要应用二次风径向分级．其基本思想 的酸碱特性．由吸收剂对其进行中和处理 由于现阶段该技术还需要 是将二次风进行水平位置不动的情况下．与一次风形成一定的夹角，将 多种吸收剂综合使用．后续处理技术不成熟．故应用较少 目前多采用 二次风风向偏向水冷壁．形成煤粉气流在切圆内侧，二次风在切圆外侧 的配风分级结构 一方面可以推迟与一次风的混合时间延长整体燃烧 于法脱硝技术，按照其ｌ丁作原理选择性催化还原技术、选择性非催化 过程．一次风煤粉气流在切圆内侧缺氧条件下燃烧，从而降低燃烧过程 还原技术 中氮氧化物生成量 另一方面高刚性的二次风在水冷壁附近行程较高 选择性催化还原技术（ＳＣＲ）的原理是通过特定催化剂．利用液氨或 水平的氧浓度．可有效防止因不完全燃烧造成的水冷壁结渣。有文献表 其他还原剂和烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水．该方法主要适用 明空气分级燃烧技术减少氮氧化物排放可达３０％至４０％。 温度区间为２００至４５０￣Ｃ 通过催化剂的作用下还原剂（液氨）选择性地 只与ＮＯｘ发生反应．而烟气中的其他氧化剂（氧气）发生反应．称为选择 ３燃尽风率对ＮＯｘ影响的分析 性催化还原技术。该技术一方面设备投资较大．系统复杂．运行成本受 制于还原剂和催化剂更换费用问题．对于老旧机组原风道尺寸及钢架 某电厂３００ＭＷ机组采用单炉膛平衡通风、中间一次再热、固态排 结构承载能力也是制约因素：另一方面凭借其脱销效率高（有的机组改 渣、四角切圆燃烧方式、亚Ｉ临界自然循环锅炉。财通正压直吹方式，配 造后减排可达８Ｏ％）．控制简单可靠．成为目前烟气脱硝的主流技术。 备６台中速磨煤机 ２０１４年经低氮改造后新增可转动二次风喷口，配 选择性非催化还原技术（ＳＮＣＲ）．ＳＣＲ技术对一些机组因风道尺 备４层燃尽风 经过改造．达到了较好的减排效果。 寸未对系统进行预留、原钢架结构承载能力不够等原因不能实施改造 采取空气分级配给．喷燃口处二次风与一次风夹角为１０。，二次风 的．ＳＮＣＲ便克服对催化剂一来这一技术障碍 其反应在炉膛８００至 喷口可以随一次风喷口上下摆动．使之处于同一水平面，一次风喷口 １１００ｏＣ的高温区域内进行．摆脱对催化剂催化的依赖 其将还原剂如 分为浓淡两相介质流 在５０％ＢＭＣＲ工况下．调节二次风量使空预器 氨、尿素喷人。并迅速将在燃烧中形成的氮氧化物还原为氮气。应用该 前氧量在２．９至１＿８之间．保持二次风风箱压力０．２ｋＰａ左右，至少全 开两层燃尽风 由于燃烧器处二次风喷口较大．限制运行中的磨煤机 技术不需要对锅炉本体进行改造．仅增加喷射及还原剂存储装置．多 适合老、旧、小锅炉的改造。一方面但其相对于ＳＣＲ偷硝效率较低、还 对应二次风喷口开度小于２５％ 根据现场调整经验．提高燃尽风率可提高炉内的低ＮＯｘ燃烧效 原及利用效率低等劣势．其引起冷浮效应造成一氧化碳含量急剧升 果 当全开第三层燃尽风时．主燃烧区域内过量空气系数在０．７至０．８ 高 另一方面，其反应温度控制较难、还原剂比例控制难，对于不同炉 之间，具有较强的还原性气氛．炉膛截面温度在１７５０Ｋ左右运行。而 型的适配能力差．造成改造设计较为困难 此时开大第四层燃尽风．Ｎ０ｘ含量基本不变而二次风箱压力下降较快 因干法脱硝技术还原剂参加反应程度不高．保证脱销效率需使还 使二次风刚度降低．火焰贴水冷壁壁运行造成结焦情况。 原剂过量供给．而造成铵盐堵塞和腐蚀设备的情况发生．铵盐粘度大 主燃区内较强的低氧还原性气氛．可有效减少燃烧过程中的ＮＯｘ 易集聚在催化剂和受热面表面影响锅炉安全运行 生成量：还原区内．Ｎ０ｘ浓度继续降低，表明较强的还原性气氛对已生 ２低氮燃烧技术 成的ＮＯｘ具有较好的还原效果：燃尽区内，由于高速风的集中送入， 增强了与烟气的瑞流混合．降低氮氧化物排放。 低氮燃烧技术通过改变燃烧条件，影响氮氧化物生成因素来减少 ＮＯｘ的排放 主要方式为使锅炉内燃烧环境在趋近于理论空气量的条 ４结论 件下进行．并降低排烟热损失 目前国内主流采用以低氮燃烧器和空 提高燃尽风率可提高炉内的低ＮＯｘ燃烧效果，选择在燃尽风率 气多级配给技术结合的技术路径 为３０％左右时，Ｎ０ｘ的浓度水平较低。在锅炉变工况调整，及时调节二 低氮燃烧器的原理是在煤粉燃烧初期保证着火热的同时形成还 原性气氛．延迟二次风的混合来控制燃烧构成，控制ＮＯｘ的生成。（１） 次风量和燃尽配比，对Ｎ０ｘ的排放控制显得尤为重要。ｅ 对于直流燃烧器，采用水平或者垂直方向的将一次风分割为浓相和淡 【参考文献】 相两股煤粉气流 其中浓相煤粉气流由于煤粉富集而贫氧燃烧（过量 ［１］岑可法．燃烧理论与污染控制［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４ 空气系数＜１）．产生的还原性气体较多，使煤粉燃烧前期ＮＯｘ的生成 量降低：而淡相煤粉气流虽然相对于富氧（过量空气系数＞１），但由于 ［责任编辑：朱丽娜］ ２７。ｌ科技视界‘ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。 。ｇｙ Ｖｉｓｉ。ｎ
