锅炉低氮燃烧节能改造及影响 摘要：某有限公司锅炉按照设计要求，NOx排放值需在400mg/m3以下，但在实际运行过程中，无法达到设计要求。随着国家环保政策对NOx排放限制的不断趋严，有必要提前做好减排工作。此外，由于煤炭市场的原因，多种煤种掺烧成为一种趋势，而如何更好地把握掺烧比率，最大限度减少锅炉结焦，提高燃烧的安全性及经济性，是关乎公司可持续发展的大事。总之，节能减排是本次改造的动因和目的。本文分析了锅炉低氮燃烧节能改造及影响。关键词：锅炉；低氮燃烧；节能改造；氮氧化物是燃煤在锅炉运行燃烧过程中生成的必然产物，如果不进行优化改造，我国氮氧化物的排放量在国际排名将会居首，对人们的生存环境以及身体健康产生巨大的影响。所以在燃煤锅炉低氮燃烧技术方面进行优化调整，从技术方面来讲，控制氮氧化物的生成和排放主要有两种，一种是进行炉内脱氮，降低氮氧化物的生产，另一种是尾部脱氮，通过还原或者吸附氮氧化物，降低对环境的污染。从目前的效果来看，炉内脱氮技术由于结构简单，清洁有效，所以应用范围较广。随着科学技术的发展，将会研发设计出更加高效经济的低氮燃烧技术，为促进工业的可持续性发展创造有利的条件。一、煤燃烧中的NOx生产过程的影响在燃煤锅炉运行的状态下，煤燃烧所生成的NOx一般含有一氧化氮、二氧化氮等，其中一氧化氮占90%以上，二氧化氮约占3%左右。因此对NOx进行控制，就是要对一氧化氮进行抑制。主要通过三种形式来生成NOx：氮气通过高温氧化而生成热力型的NOx，燃料中的含氮氧化物在燃烧过程中进行分解而生成NOx，空气中氮气和燃料的碳氢离子团进行反应而生成NOx。热力型的NOx生成速度主要是随温度变化的，其随温度呈现出指数的增长。从整个燃烧的过程来看，在一定的环境下能够发生煤燃烧的剧烈氧化反应，氧气和温度的体积分数对于NOx的生成是具有非常重要的作用的。在煤粉的燃烧过程中，NOx所生成量与燃烧条件及燃烧方式相关，主要受以下4个方面的影响：一是煤种品质的影响，如在燃料煤粉的挥发分和氮的质量分数等；二是炉内的燃烧温度；三是煤粉及燃烧产物在锅炉内高温燃烧区的停留时间；四是过剩的空气因子影响。相关分析结果显示，煤粉在燃烧的过程中氧气的供应量对NOx的生成也具有重要作用，即在剧烈的燃烧氧化反应下，过剩的空气因子和燃烧温度都会抑制NOx的生成。二、锅炉低氮燃烧节能改造1.优化调整摆角与燃尽风。通过对摆角和燃尽风的优化调整，也能够加强对低氮燃烧的控制。对燃尽风的摆角进行适当的上倾调整，可以避免炉膛两侧的汽温差。在锅炉的总风量比较稳定的情况下，结合具体运行状态，在负荷有所提升时，可以适当的增大燃尽风的挡板，可有效降低氮氧化物的排放，同时还可减少飞灰。在对燃尽风进行控制，降低含氧量，就能够确保锅炉炉膛处于低氧燃烧状态，就会加强上部燃烧，火焰中心上移，氮氧化物生成量显著下降，从而提高锅炉低氮燃烧效率。水平方向空气分级技术一般是指在与烟气垂直的炉膛断面上通过将一次风、二次风不等切圆，部分二次风射流偏向炉墙进而引起空气分级燃烧。垂直方向空气分级技术是将燃料所需的空气分成主二次风和燃尽风两部分送入炉膛使燃料最终尽可能多地完成完全燃烧，减少NOx的排放的同时，提升热效率。2.燃烧器型式选择。燃烧器的型式对低氮燃烧具有一定的影响，所以型式的选择也是关键问题，主要有水平浓淡燃烧器和垂直浓淡燃烧器两种，其应用范围较广。水平浓淡燃烧器能够在水平方向对煤粉的浓淡进行分离，其射流可更加接近于炉膛中心，能够形成较强的径向卷吸；垂直燃烧器在燃烧组的布置方面可形成浓淡浓的形式，从而在燃烧区中可达到浓淡分离的目的。在对燃烧器进行优化调整改造中，主要以浓淡分离为主要目的，并且可以合理控制分离的比例以及各项参数，从而确保低氮燃烧的效率。3.OFA喷口选择及SOFA风设计。原有锅炉燃烧系统中常常设OFA喷口，能否利旧使用，也是低氮燃烧技术改造过程中要重点考虑一个问题。主燃烧器上层OFA喷口常常反切，以削弱炉膛气流旋转，减小炉膛出口烟温偏差，效果较为明显。如果原OFA喷口尺寸、以及风速风量设置与低氮燃烧技术改造方案有冲突的情况，也可将其封堵或改造利用。将较大比例的二次风布置在燃烧器的上部，实现锅炉燃烧的空气分级燃烧技术，不仅能够控制氮氧化物的生成，同时能够保证炉膛燃尽区进一步完全燃烧从而降低飞灰可燃物的含量，维持锅炉燃烧效率。SOFA风的存在，在于形成燃尽区。燃尽区的位置与大小是SOFA风设计的关键，SOFA喷口标高、SOFA喷口组数与层数、SOFA风风速与风量比例等参数应该被设计者重点考虑。4.优化调整煤粉细度。煤粉细度对低氮燃烧效率会产生一定的影响，尤其是在空气分级燃烧的情况下更为明显。在一次风喷口安装钝体稳燃器时，当分级程度较高时，细煤粉的NOx排放浓度要高于粗煤粉。煤粉细度越大，其中的挥发分也更容易释出，煤粉颗粒与空气接触的表面积增加，从而提前着火且温度升高，燃尽率也较高。在煤粉颗粒表面积增加的情况下，焦炭对NOx的还原能力增强，从而细煤粉可以有效降低氮氧化物的排放浓度，所以可结合空气分级燃烧状况，加强对煤粉细度的调整控制。总体来说，经过低氮燃烧技术的改造，大幅度降低了NOx排放水平，达到了预期的目的，取得了明显的环境效益。同时，改造后机组运行的整体经济性略有提高，获得了节能减排的综合效果。参考文献[1]梁春寿.低氮燃烧技术在1080t/h燃煤锅炉上的应用//中国金属学会.2015年全国冶金能源环保生产技术会文集[C].北京:中国金属学会,2014:5.[2]王凡,刘宇,卢长柱,等.层燃锅炉低氮燃烧技术研究[J].环境
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