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機組鍋爐脫硝改造后存在問題與改進措施

文檔作者：黃海斌文檔來源：山西漳澤電力股份有限公司漳澤發(fā)電分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月16日
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J 電力安全技術 第17卷(2015年第1期)
機組鍋爐脫硝改造后存在問題與
改進措施
黃海斌
(山西漳澤電力股份有限公司漳澤發(fā)電分公司，山西長治046021)
[摘要]為了適應環(huán)保要求降低鍋爐煙氣NOx排放量，對2臺鍋爐進行了低氮燃燒器改造，
就脫硝改造后發(fā)生的影響鍋爐燃燒效率、氨氣消耗量偏大等問題進行分析，提出了加強燃燒調整、
合理配風，提高燃燼風壓和氣流強度等改進措施，達到了抑制燃燒過程中NOx的生成，提高鍋爐燃
燒效率的效果。
[關鍵詞]脫硝改造；鍋爐效率；燃燒調整；改進措施
1 概述
某公司鍋爐為原蘇聯(lián)制造的ZG-670-B．8—
545KT型、單汽包、自燃循環(huán)、雙爐膛、固態(tài)排渣、
煤粉鍋爐。鍋爐煙氣中的NO 排放直接影響大氣
環(huán)境，為了降低鍋爐煙氣中NO 對環(huán)境的污染，
該公司進行了煙氣脫硝改造，改采用龍源低氮燃燒
器技術，以降低爐膛煤粉燃燒過程中的NO 生成
量，并結合凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰鹃_發(fā)的采取
選擇性催化還原(selective catalyt~ reduction，以
下簡稱SCR)法的尾部煙氣脫硝裝置，實現(xiàn)了鍋爐
煙氣氮氧化物達標排放。
煙氣脫硝裝置運行后，由于對低氮燃燒器運行
中風粉配合掌握不好，導致對NO 生成的抑制效
果不佳，氨反應器入口NO 含量相對較高，氨氣
消耗量增大；另一方面，由于設備改造不完善和運
行調節(jié)不盡合理，導致主、再熱汽溫偏高，減溫水
投入量增大，飛灰含碳量相對增加，降低了鍋爐運
行的經(jīng)濟性。
2 原因分析
NO 的來源有2個方面：一是燃燒時空氣中的
氮高溫氧化生成的NO(熱力NO)，其活化能非常
強，因此控制燃燒溫度是降低熱力NO的有效措施；
二是煤粉中的氮化合物在煤粉著火燃燒時，隨揮發(fā)
一 一
分從煤粉中析出與氧發(fā)生反應生成的NO 。由于燃
燒調節(jié)配風不合理，一次風風量大，導致燃料揮發(fā)
分析出，燃燒生成NO ，導致NO 含量增大；同
時由于二次風分級配風不合理，二次風較早}昆入強
化燃燒，使著火燃燒區(qū)溫度提高，導致生成大量熱
力NO。由于一次風量大，二次風}昆入較多，使燃
燒產(chǎn)生還原性的氣體減少，降低了抑制燃料型NO
生成的效果，導致NO 生成量增大，增加了脫硝
氨氣消耗量。
在鍋爐運行中，由于一次風量大、風速較高，
使煤粉著火燃燒滯后，爐膛火焰中心上移。由于低
氮燃燒器以缺氧燃燒為機理，二次風配比較小、混
入時間推后，使煤粉氣流著火燃燒滯后，煤粉燃燒
不完全；同時運行中一、二次風配比不合理，二次
風旋流強度大使二次風出口旋流擴散角增大，推遲
了二次風與一次風混合，增加了煤粉氣流不完全燃
燒程度。
燃燼風布置的不合理使爐膛燃燒不完全，增大
了飛灰含碳量。低氮燃燒技術的機理主要是通過煤
粉氣流著火燃燒時的富燃料缺氧燃燒來控制NO
的生成。而煤粉完全燃燒的實現(xiàn)則主要由燃燼風完
成，即下層噴燃器不完全燃燒后，沒有完全燃燒的
煤粉顆粒隨煙氣上升，在燃燼風區(qū)域與大量的燃燼
風混合進一步燃燒。但該公司改造時，將燃燼風口
布置在原三次風口位置，與上層燃燒器間距3．5 m，
使煙氣中未完全燃燒的顆粒進入燃燼風區(qū)域時間過
第 7卷(2o15年第l期) 電力安全技術
短，使燃燒生成的NO 在還原性介質條件下的分
解還原能力下降，導致爐膛出口煙氣NO 含量增大
同時燃燼風取自二次風箱，運行中往往為了控制過
?？諝饬慷３州^低的二次風壓，使燃燼風強度不
夠，不能很好地射人爐內(nèi)煙氣，造成其產(chǎn)生的擾動
較小，降低了煤粉完全燃燒的水平，導致飛灰含碳
量增大。
由于煤粉在噴燃器出口著火燃燒滯后，使火焰
中心上移，爐膛出口煙溫上升。燃燼風大量進入使
煙氣量增大，導致對流受熱面受熱增大，主、再熱
汽溫升高。為控制主、再熱汽溫，增大減溫水使用
量，尤其是再熱汽減溫水的大量使用，使機組低壓
蒸汽流量增加，高壓蒸汽做功減少，機組效率降低。
原鍋爐設計為富氧燃燒方式，爐膛出口過剩
空氣系數(shù)約為1．25，煤粉燃燒器風粉混合充分能
保證煤粉在爐內(nèi)的完全燃燒，設計煤粉細度約為
12％。但噴燃器改造后，低氮燃燒器是基于缺氧燃
燒、二次風滯后混入一次風的燃燒模式，原先的煤
粉細度不能滿足爐膛內(nèi)完全燃燒的要求，造成煙氣
飛灰含碳增大，降低了鍋爐效率。
3 改進措施
3．1 加強燃燒調整 合理配風
加強鍋爐燃燒調整、合理配風 達到既降低
NO 生成又保證煤粉爐內(nèi)完全燃燒的效果。在正常
運行中，根據(jù)煤質變化合理調節(jié)一次風速，對揮發(fā)
分高的煤，保持一次風粉濃度在1．5～1．7，增大
外二次風配比；對揮發(fā)分低、發(fā)熱量大的煤，保持
一次風粉濃度在1．1～1．3，增大內(nèi)二次風配比和
二次風旋流強度，保證煤粉前期著火燃燒。通過不
同煤質情況下的合理配風，使煤粉揮發(fā)物析出和著
火缺氧燃燒在噴燃器出口，使大部分燃料氮化合物
在富燃料條件下進入氣相，實現(xiàn)對燃料氮化合物生
成NO 的抑制。
同層燃燒器合理配風，保證煤粉完全燃燒。根
據(jù)旋流噴燃器對沖布置的特點，為保證煤粉完全燃
燒，合理配置一次風速風量，降低一次風速，縮短
噴燃器出口煤粉著火距離，保證燃燒穩(wěn)定；各噴燃
器二次風配比，采用“前期配風小、二次風旋流強
度大，后期配風大、旋流強度小”的方式，既保證
煤粉前期的缺氧燃燒以降低NO 的生成量，又滿
J
足煤粉后期完全燃燒，防止火焰旋流擴散角過大造
成飛邊結焦。停運噴燃器時，在保證火嘴不超溫的
前提下，盡量關小相應的一、二次風門，減少進入
爐膛的風量。根據(jù)氧量調節(jié)燃燼風和燃燒區(qū)域的
風量配比，實現(xiàn)爐內(nèi)煤粉高效燃燒和低NO 排放，
還可通過控制燃燼風防止鍋爐主、再熱汽溫超溫。
3．2 提高燃燼風壓和氣流強度
通過提高燃燼風壓和氣流強度，增加燃燼風氣
流剛度，確保燃燼風能有效射人爐膛煙氣并與煙氣
充分混合。由于二次風箱壓力低、燃燼風壓低、燃
盡風射流穿透力不足，降低了燃燼風混合燃燒能力，
使其燃燼作用大幅下降，氧量、排煙量相應增大。
所以在保證燃燒穩(wěn)定的情況下應盡可能提高二次風
壓，增加燃燼風的穿透力，提高爐內(nèi)煤粉完全燃燒
程度，降低飛灰含碳量。
3．3 進行受熱面改造
根據(jù)設備改造后運行狀況的變化，為降低排煙
溫度，減少主、再熱蒸汽減溫水使用量，建議進行
局部受熱面改造置換，適當減少低溫過熱器的受熱
面，合理增大省煤器的受熱面。一方面降低過熱汽
溫度，減少減溫水量投入；另一方面提高給水溫度。
由于省煤器受熱面的增加，給水吸熱量增大，排煙
溫度下降。給水溫度的提高，造成爐膛吸熱量減小，
燃料消耗減少，提高機組運行經(jīng)濟l生。
通過鍋爐運行中的合理配風，使爐膛燃燒過
程中的NO 生成量明顯降低，在相同運行工況下，
脫硝反應器入口NO 量下降；脫硝氨氣消耗量減
少。結合機組負荷變化情況合理調節(jié)風粉配比和鍋
爐送風量，在保證燃燒的前提下，滿足了低氮缺氧
燃燒要求，既抑制了燃燒過程中NO 的生成，也
保證了煤粉完全燃燒，使鍋爐不完全燃燒熱損失明
顯下降，提高了鍋爐燃燒效率。
參考文獻：
1 王文宗．火電廠煙氣脫硫及脫硝實用技術[M】．北京：
中國水利水電出版社，2009．
收稿日期：2014—08—20。
作者簡介：
黃海斌(1970-)，男，工程師，主要從事鍋爐運行技術工作，
emafl：278199893@qq．com。
一9一

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