作者简介：于洋（1986-）男 本科 助理工程师 电厂运行研究方向

【摘要】我厂通过低NOx燃烧器（包含浓淡分离技术）及基于空气再燃技术的SOFA和选择性催化还原法（SCR）进行脱销处理等措施对锅炉燃烧系统进行了技术改造，取得了较好的效果，提高了锅炉效率，降低了NOx排放浓度。

【关键词】600MW机组锅炉；低氮燃烧技术；低NOx燃烧器

0.前言

随着经济发展，人类活动对自然环境的影响越来越大。环境污染问题日益受到人们的关注。我国当前正处于工业化和现代化并行推进的关键阶段。工业生产蓬勃发展，在给国家带来巨大经济效益的同时，也给自然环境造成了沉重的负担，各种环境污染问题给国家的发展蒙上了阴影。近年来，严重雾霾相继笼罩我国许多重要城市，为人们敲响了大气污染的警钟。大气污染与每一个人都密切相关，日益严重的空气污染已经严重影响了人们的生活。大气污染是指一些危害人体健康和环境的物质混入大气所造成的污染。大气污染一个重要来源就是工业废气的排放。我国是锅炉使用大国，锅炉在国民经济中具有重要的作用。但是锅炉燃烧中会产生大量的NOx，而NOx是大气污染的一个重要物质，因此，为了控制大气污染的进一步恶化，有必要对锅炉进行技术改进，提高锅炉的工作效率，降低污染物的排放量，以达到清洁生产的目的。

1.锅炉情况简介

锅炉是一种能量转换设备，通过向锅炉中输入各种能量形式，例如电能、化学能、高温烟气等，经过锅炉转化，可以变为带有热能的蒸汽、水或者其它热能载体。从字面就可以看出，锅炉是由锅和炉两个部分组成的。锅炉是工业生产中不可缺少的设备，它主要为工业生产提供所需要的热能、机械能等能源形式。目前应用比较广泛的是蒸汽锅炉，蒸汽锅炉就是产生蒸汽的锅炉，多用于火电站、工矿企业等。我厂目前使用的锅炉型号为：HG-2080/17.5-YM9，600MW单炉膛、亚临界、一次中间再热、正压直吹、平衡通风、干排渣、π型半露天布置、悬吊结构、控制循环汽包锅炉。主要燃料为褐煤，炉膛燃烧方式为正压直吹四角切圆燃烧。为了响应国家节能减排的号召和相关规定，我厂针对目前锅炉废气排放量较大的缺点，组织人员认真研究，探索节能减排的方式方法，对锅炉进行了技术改造，即通过低NOX燃烧器（包含浓淡分离技术）及基于空气再燃技术的SOFA和选择性催化还原法（SCR）进行脱销处理等措施对锅炉燃烧系统进行了技术改造。

2.改造前的锅炉状况

2.1燃用煤质和锅炉结构

我厂主要使用易燃尽、高水分的褐煤，这种燃煤水分较高、挥发分较高、灰分较低、灰熔点较低。而且我厂锅炉原设计结构尺寸比较大，余量相对充足，炉膛高度和炉膛容积都充分考虑到了褐煤燃烧因素，所以，燃煤燃尽高度可在低氮燃烧改造过程中得到充分利用。

2.2燃烧系统

我厂锅炉燃烧系统由磨煤机和燃烧器喷口组成。由于由于锅炉设备因素，燃烧褐煤水分偏高，为维持制粉出力，锅炉一次风率一直处于偏高运行，影响了二次风的投运比例以及OFA的风量。造成锅炉形成必要的氧化还原区，减少燃烧生成的NOx被还原的份额，提高了热力型NOx生成量，锅炉容易发生炉膛结焦的情况。

2.3锅炉主要辅机运行状况

当前锅炉运行期间，一次风机、送风机和引风机运行裕量相对充足，在进行燃烧器改造与选择过程中，可以充分利用风机裕量。

3.低氮燃烧技术改造方案

我厂通过低NOX燃烧器（包含浓淡分离技术）及基于空气再燃技术的SOFA和选择性催化还原法（SCR）进行脱销处理等措施对锅炉燃烧系统进行了技术改造。

3.1采用水平浓淡分离技术

我厂采用了燃烧器出口浓缩和燃烧器前浓缩，其中根据燃烧器的设计机理，为了合理地组织煤粉气流的空气动力场，燃烧器出口浓缩采用了V形钝体，燃烧器前浓缩采用了百叶窗浓缩器及高调节比（WR）燃烧器。燃烧系统采用一次风对冲、二次风同心正反切方式，一、二次风呈间隔排列，一次风采用浓淡分离宽调节比（WR）煤粉喷嘴，喷嘴周围布置周界风。从而卷吸高温烟气，起到稳定火焰的作用，有效降低NOx的生成，延长焦碳的燃烧时间[1]。

3.2实施空气再燃技术改造

再燃技术是一种燃料分级燃烧技术，应用煤粉再燃技术改造后，将整个炉膛燃烧区划分为主燃区、再燃区和燃尽区。其中上两层燃烧器作为再燃燃烧器提供再燃燃料，为保证主燃区和再燃区煤粉在炉膛内充分燃尽，在燃烧器上方新增加三层分离燃尽风喷口，同时，维持合适的二次风喷口风速，改造中同时对原二次风喷口结构进行了优化[2]。

3.3使用选择性催化还原法进行脱销处理

SCR法烟气脱硝技术脱硝效率高，对锅炉系统影响小，具有较大潜力。我厂对锅炉改造中进行了这方面的改造。首先，安装喷氨装置。其次，进行流场模拟实验，从而计算模型的建立与边界条件的设定。为了便于脱硝系统入口边界条件的设定，将省煤器换热管束出口作为脱硝系统CDF计算的入口，将锅炉空气预热器入口作为脱硝系统CDF计算的出口。第三，设计安装SCR反应器，为了保证烟气在催化剂层的均匀性与入射角度，反应器顶部应设计有烟气整流层；为了防止反应器内部导流板、支撑结构等部件掉落的积灰以及烟道内絮状杂物堵塞催化剂孔道，反应器内应设置碎灰格栅。第四，催化剂选型，我厂催化剂主要为氧化钛基催化剂。

4.性能评价

采用同相相邻布置的浓淡分离低氮燃烧器，使锅炉具有良好的着火稳然性能，不仅实现了分级燃烧，有效减少了NOx生产量，而且维持了燃烧区域热负荷均匀状态。

通过燃烧区域偏置周界风和偏置部分二次风，提高了燃烧器出口风粉射流刚性，降低偏斜程度，同时周界风的设置，可以使靠近水冷壁侧一次风气流煤粉质量浓度降低，O2体积分数增大，从而弱化结焦倾向，有效防止结焦发生[3]。

改造中通过设置适当的SOFA喷口标高，使得风从喷口进入炉膛，从而实现了分级燃烧。同时，还能在主燃烧区维持较低的过剩空气系数，形成弱还原性气氛，达到了降低燃料型NOx生产量的目的。；另外，SOFA风喷口采用预置水平偏角设计，在燃烧区域及上部四周水冷壁附近形成富空气区，能够有效防止炉内结渣和高温腐蚀。

我厂锅炉改造方案还充分考虑了燃料中的挥发分和N元素体积分数等因素，并由此设计布置低氮燃烧器和SOFA喷口，维持一定的化学燃烧系数和分级燃烧驻留时间，从根源上降低NOx的燃烧生产量，并有效缓解锅炉结焦、超温问题。

【参考文献】

[1]于英利，于洪涛，刘永江.大型电站锅炉低氮燃烧技术改造方案的选择[J].电站系统工程，2014，30（1） ：36-38.

[2]高鹏，高明，张建文.600MW机组锅炉低氮燃烧器改造试验研究[J].热力发电，2013，42（4）：43-47.

[3]于英利，刘永江，高正平.600 MW机组锅炉低氮燃烧技术改造与性能评价[J].内蒙古电力技术，2013，31（5）：11-15.