低氮燃燒器改造對鍋爐運行影響

摘要：燃煤電廠作為我國供電來源的主要組成部分，造成嚴重的空氣污染問題。節能減排背景下我國各大燃煤發電廠采取各種措施降低氮氧化合物排放指標。其中使用最廣泛的就是低氮改造燃燒器。文中分析低氮燃燒器改造對鍋爐運行產生的影響，并給出針對性的解決措施。

在環保政策的要求下，工業如今也非常重視節能減排措施，低氮燃燒技術在環保上具有一定優勢，但同時對鍋爐的運行也存在著一定的影響，所以要在新環保技術產生問題的處理措施上，進一步加強，為工業可持續發展爭取最大的環保機制。本文對有關內容展開了論述，具有一定的現實意義。

1、燃燒器內涵分析

燃燒器是燃料發電廠內鍋爐的主要燃燒設備，燃燒器位于鍋爐爐膛的四個角上或墻壁上。燃燒器會通過一定的方式將各類燃料和燃燒時所必備的空氣噴入爐膛內，燃料和空氣會在爐膛內進行充分的混合，并在一定的氣流結構下迅速著火并保持穩定的燃燒。如今使用的燃燒器都是自動化程度比較高的機電設備，燃燒器主要擁有送風、點火、監測、燃料以及電控系統五大系統。

按燃料的種類可以將燃燒器分為煤粉燃燒器、燃氣燃燒器以及燃油燃燒器等。其中煤粉燃燒器利用一次風以及二次風把煤粉燃料噴入爐內，在均勻混合燃料與空氣的同時形成特殊氣流結構，使燃料在爐內穩定點著并完全燃燒。利用二次風旋轉射流形成有利于著火的回流區，以及旋轉射流內和旋轉射流與周圍介質之間的強烈混合來加強煤粉氣流的著火特性。在二次風蝸殼的入口處裝有舌形擋板，用以調節氣流的旋流強度，蝸殼煤粉燃燒器的結構簡單，對于燃燒煙煤和褐煤有良好的效果，也能用于燃燒貧煤。

2、低氮燃燒器改造對鍋爐的影響分析

2.1 燃燒穩定性的影響

鍋爐的穩定性體現在很多方面，其最主要的體現是在溫度的穩定性以及運行過程中的穩定性上。低氮燃燒器在一次噴風口安裝了濃淡組合，而且利用熱回流接力燃燒等技術，在燃燒過程中根據熱力與動力不對稱原理進行設計，使噴口處的煤粉熱解后與鍋爐中心的復合射流大渦進行連接，熱回流碳粉的較高回流率使停留時間變長，提高了環渦內燃燒產生的熱量，使溫度升高影響著鍋爐的運行。

鍋爐低氮改造又在氧氣的數量上進行了控制，在燃燒過程中氧氣需要滿足燃燒條件產生熱量，由于氧氣數受到了控制熱量的產生也就受到了抑制，從而影響著鍋爐的運行。兩種運行方式的存在影響著鍋爐的穩定運行。

2.2 鍋爐內部環境影響

低氮燃燒器中的噴口比傳統的燃燒器噴口低，因此，在鍋爐的運行中燃料產生的火焰也發生了移動，燃燒面積降低會使得鍋爐對溫度的接收程度變低，而在鍋爐的內部產生的壓力狀況也發生了變化，會有一些不協調的現象產生。低氮燃燒器設備的改造使鍋爐的部件也發生了改變，在運行上會發生不同狀況。低氮燃燒器改造使鍋爐內部的氧氣量受到了一定的影響，通常會有一個最大運行氧量和一個最小運行氧量，機組的調節跟不上氧量調節而出現負氧情況，氧氣量的變化與燃燒程度的變化使鍋爐內外部壓力發生變化，改變了內部環境，并且使相關人員需要對氧氣量進行調整控制，直接造成送風工作不能及時進行調節，鍋爐不能持續穩定的運行。

2.3 對鍋爐再熱氣溫的影響

低氮燃燒器在改造后將原來的燃燒器標高下移，對再熱氣溫有很大的影響，低氮燃燒器改造后由于機組協調緩慢的問題使得鍋爐壓力的跟蹤調整跟不上，容易造成超調現象，使得氣溫的變化幅度變大。改造后的低氮燃燒器有一組擺動火嘴，當噴口向上擺動蒸汽的溫度會上升，噴口向下擺動時溫度會下降，但因為只有一組搖動火嘴所以溫度調整速度受限，調整的時間過長加上風次配比受到低氧條件的控制，影響著機器的效率。為了保證鍋爐出口溫度在規定范圍內低負荷，需要使用制粉系統，這樣又會導致受熱面溫度過高，很難再不超溫的情況下還能保持出口溫度保持在規定范圍內，影響著鍋爐的運行。

2.4 對爐膛結焦的影響

低氮燃燒器改造時雖然采用了橫向雙區、縱向分級、加貼壁風和逆風向射流等措施用，來控制受熱面結焦情況，但在運行中，仍能發現燃燒器噴口處有結焦情況，特別是當啟動下層制粉系統時，會明顯影響著負壓，說明燃燒區狀況不好，而由于主燃燒區進行缺氧燃燒，所以燃燒器附近會出現冷壁結焦現象，并且比較嚴重，而且在降負荷中還會經常出現掉焦現象，惡化主燃燒區影響鍋爐的運行。

2.5 對爐渣可燃物的影響

改造后的低氮燃燒器，雖然 NO 的產量得到了降低，但是同時也增加了爐渣可燃物。低氮燃燒技術采用的是低溫低氧條件燃燒，燃燒區溫度下降越多煤粉著火受到的影響就越大，燃燒區的氧氣量降低煤粉燃盡能力就下降，燃燒的過程也就被加長了使得爐渣可燃物變多，而且有些燃燒器的噴口面積改變使得混合風推遲不利于鍋爐內煤粉的氣流流動使燃燒不完全增加爐渣可燃物，爐渣可燃物的不斷增加會使鍋爐的尾部磨損增加，從而減少鍋爐的使用壽命。

3、低氮燃燒器的具體改造措施分析

3.1 一次風的改造設計

1）在本次改造中的 A、B、C、D 以及 E 層的一次風作全部的更換，并且采用上部和下部濃淡不同形式的射流形式布置。

2）濃淡分離采取一次風彎頭慣性分離結合煤粉風室百葉窗分離裝置。

3）對一次風的噴口進行加裝波紋形穩定燃燒頓體，對煙氣的回流量進行加大處理，鈍體向火側采用特殊的焊條堆焊工藝，達到耐高溫和防磨的效果。

4）對一次風的彎頭進行改造設計：對一次風的彎頭進行全部的重新設置更換，并采用低阻力的空間鋼板和內壁貼陶瓷的彎頭，和原來的煤粉燃料管道法蘭相連接。

3.2 二次風的改造設計

1）主燃區域的二次風噴口相比較改造之前有所縮小，并保持射流方向和一次風之間形成 3°的夾角。

2）二次風仍取風自原大風箱。

3）將主燃區原上下部大風箱進行聯通處理。

3.3 燃盡風的改造設計

燃盡風的改造主要是對主燃燒器的上面部分區域并且和上一次風標高距離約 6.99m 處增加四層燃盡風設備，燃盡風的風源來自于大風箱，風源的位置位于大風箱的頂部，將燃盡風的風箱重新改造設計并安裝與兩側墻上，并且將連接方式改為和主燃燒器的大風箱相同的連接方式。

將燃盡風的風箱管道延長到燃盡風的風箱標高處，風道與燃盡風的擋板風箱通過燃盡風相連接，并且利用使用附加防磨襯不銹鋼制作的膨脹節對燃盡風的熱膨脹進行膨脹補償，不銹鋼膨脹節的壁厚要超過十五毫米。

對燃盡風的噴口采取多噴口布置形式，并且使用垂直水平多方向擺動形式的燃盡風噴口，對于控制方式垂直方向的擺動要采取遠端控制的形式，水平擺動方向采取就地手動控制方式。

在燃盡風固定裝置方面的改造：本次燃盡風固定裝置的改造采取與原來燃燒器相同的鏈接固定方式。

在保溫方面的改造：本次燃盡風保溫方式的改造與主燃燒器采用的保溫方式相同。即在新增加的燃盡風大風箱以及連接的風道上采取使用硅酸鋁板來包裹，并且在外面加裝波形板。

結語

綜上所述，鍋爐在運行時，其性能優劣會受到很多因素的影響，雖然低氮燃燒器改造對鍋爐的運行有著一定的影響，但為使能源清潔，并且減少對環境的危害，還是需要結合實際優化對低氮燃燒器的改造，也可以通過規范低氮燃燒器改造過程，提高鍋爐運行可靠性，從整體上提高低氮燃燒器改造技術。