关键词：燃煤锅炉；低氮燃烧；节能减排
1燃煤锅炉低氮燃烧技术概述
为了控制燃烧过程中 NOx 的生成量所采取的措施原则为:一是降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧;二是降低燃烧温度，防止产生局部高温区;三是缩短烟气在高温区的停留时间等。在燃烧操控中首先将初始进入锅炉炉膛内部的每份燃料与少量空气混合进行燃烧，通过在燃烧的初始阶段形成一个缺氧的区域，实现燃烧中的氧浓度控制，有效减少氮氧化合物的产生并且改善燃料富集区域的氧量和温度水平，以最大限度地减少NOx的生成。燃料分级是指在炉膛（燃烧室）内设置二次燃料欠氧燃烧的NO还原区段，以控制NO的最终生成量。由NO的形成和破坏机理可知，已生成的NO在遇到烃根CnHm和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会发生NO的还原反应。这些反应的总反应式为：
4NO+CH4=2N2+CO2+2H2O （1）
2NO+2CnHm+（2n+m/2-1）O2=N2+2nCO2+mH2O （2）
2NO+2CO=N2+2CO2 （3）
2NO+2C=N2+2CO （4）
2NO+4H=N2+2H2O （5）
将80%~85%的燃料送入第一级燃烧区，生成NO；其余15%~20%的燃料则在主燃烧器的上部送人二级燃烧区，使得在一级燃烧区中生成的NO在二级燃烧区内被还原成氮分子（N2）。二级燃烧区又称再燃区，送人二级燃烧区的燃料又称二次燃料，或称再燃燃料。在再燃区中不仅已生成的NO得到还原，同时还可抑制新的NO生成，使NO的排放浓度进一步降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最后，燃烧产物进入燃尽区，送入燃尽风（OFA），达到最终完全燃烧目的。燃料分级燃烧技术虽然可以有效控制氮氧化物的生成，但会降低锅炉燃烧效率，应当采取相应的补尝措施，如改进燃烧器燃料和空气的分配及改进煤粉细度来补偿。
2氮氧化物控制技术
当前的氮氧化物控制技术通常分为三种，分别是在燃料燃烧前控制、燃烧中控制、燃烧后控制。燃烧前控制技术，就是对煤炭燃料执行脱氮技术操作，这种操作技术工艺相对复杂，并且生产成本较高[1]。因此，在锅炉工业生产中没有推广开来。燃烧中的低氮燃烧技术则是对锅炉燃烧设施的主要反映区域氧环境情况以及燃料停留时间、燃烧区温度管理等方式对燃烧产生的氮氧化合物进行生产量控制，这种低氮燃烧控制方式的应用较为广泛，而燃烧后的脱氮技术则是对燃烧气体进行氮氧化合物吸附及还原措施的运用来达到脱硝的目的，这种废气处理技术相对成熟，应用也最为广泛。
3锅炉燃烧中进行低氮燃烧控制技术的措施探讨
3.1在锅炉燃烧控制中积极采用空气分级控制技术
通常对送风量的控制过程中可以通过对锅炉内空间进行分区来实现，一般将炉内结构分为三个燃烧区：①热解区；②发生低氮燃烧控制的贫氧区；③实现燃烧过程的富氧区，由于氧气的浓度对于氮氧化物的产生量及种类具有较大的影响作用，通过对过量空气系数进行控制，保证其在一以下就能够将燃烧区域内的燃料燃烧状态转化成贫氧，这样就能够有效控制氮氧化物的产生，并且对燃料燃烧放热过程进行推迟，而在此过程中必须对燃煤燃烧状态进行维持，则需要在燃烧区域上方进行风喷口设置，从这个喷口处喷入一定的空气而与烟气混合，这样就能够实现燃烧状态维持。炉内空气分级燃烧技术的主控因素就是轴向与径向的空气分级燃烧控制，也就是利用对送风量及送风方式的调节来对燃烧区域给氧量进行控制，但是实际上通过空气分级进行低氮燃烧控制存在一定的弊端，在空气量控制不佳的情况下可能会导致燃煤燃烧不完全的问题，这样会给锅炉燃烧带来较大的热能损失[3]。总之，这是一种通过对锅炉中燃烧给氧量控制来有效控制氮氧化物生成的燃烧控制技术，这种技术在锅炉燃烧控制应用中的主要操作过程中就是通过对炉内送风分级操作来对燃煤过程进行分级分段控制，进而对氮氧化合物的产生过程进行控制，以此来降低氮氧化物的产生量。
3.2优化改进一次风浓侧反切角度
针对一次风浓侧反切技术运用的过程进行优化改进，调整一次风浓侧动量来对主旋转动量进行抵消控制，是一种有效提升低氮燃烧效果的措施，一般情况下一次风浓侧如果反切角度足够大就能够有效降低总旋转栋梁，这样锅炉内结构燃烧就具有越大的稳定性，而如果将一次风浓侧相应反切角度从12°改进成为5°能够保证锅炉整体运行的稳定性。
3.3根据低氮燃烧需要进行燃烧装置器型优化
在实际锅炉燃烧的过程中对锅炉低氮燃烧控制技术作用影响较大的因素之一就是燃烧器型式，因此我们在进行锅炉燃烧控制是还应积极考虑燃烧器型式的优化及选择。当前的燃烧器有两种可以选择，其一就是水平浓淡燃烧器，而另种则与之不同，是垂直浓淡燃烧器，其中所谓的水平浓淡燃烧器在运行使用中可以针对水平方向的煤粉燃料浓淡情况进行科学分离，并保证材料射流效果，使之能够尽量接近炉膛中心位置，从而可以产生较强径向卷吸效应，而使煤粉与空气接触更加充分[3]。而另一种垂直燃烧器可以通过内部燃烧组的科学布设调整来保证煤粉材料的浓淡间隔分布，这样就能够对煤粉进行浓淡分离，从而实现煤粉分级投入而达到低氮燃烧的目的。
3.4对锅炉燃烧中煤粉细度进行科学调节
由于煤粉细度可以对锅炉内燃料燃烧的情况形成一定的影响，因此煤粉细度是当前锅炉燃烧中低氮燃烧技术的重要控制内容，特别是在空气分级燃烧控制技术环境下，这一控制措施的实际作用更高，在实际锅炉生产中，煤粉细度越高，其表现的挥发能力也就越高，煤粉颗粒也就能够与空气进行更加全面的接触，这样就能够有效提升燃尽率，保证炉内温度的升高效果，而如果煤粉细度优化，颗粒面积增加，焦炭材料可以对氮氧化物形成还原效应[4]。这样就能够降低氮元素生成氮氧化物的比例，进而控制氮氧化物的排放量，这样结合空气分级控制技术就能够保证锅炉低氮燃烧控制的效果。
结束语：
总之，在实际控制过程中应积极提升操作人员的技能水平，优化锅炉低氮燃烧控制的效果，为燃煤锅炉内部燃料燃烧效率优化及废气低硝化提供保障。
参考文献：
[1]黄俊杰.300MW燃煤锅炉低氮燃烧器改造研究[J].电力大数据,2018,21(05):52-58.
[2]王东风,李应保.1000 MW燃煤锅炉低氮燃烧的数值模拟与分析[J].华北电力大学学报(自然科学版),2018,45(02):96-102.
[3]王承亮,谭厚章.燃煤锅炉低氮燃烧稳定性试验研究[J].洁净煤技术,2016,22(05):123-126+129.
[4]邢希东.大容量燃煤锅炉低氮燃烧与脱硝系统优化运行浅析[J].锅炉技术,2015,46(02):60-64.
论文作者:孙向鹏
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：锅炉论文; 燃料论文; 技术论文; 氧化物论文; 燃煤论文; 空气论文; 煤粉论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;