浅谈600MW锅炉节油燃烧器改造问题

摘要：目前，由火电造成的大气污染问题已经引起了越来越多的关注，而火电造成的大气污染物的排放控制也已经受到世界各国的关注与重视。我国目前已经制定出较为严格的火电厂大气污染物排放国家标准，并在"十二五"规划期间将严格执行此标准。600MW锅炉节油燃烧器主要排放出的氮氧化合物是国家标准中严格重点控制的污染物之一。当前由于国内火电厂在锅炉节油燃烧器方面的技术研究仍然处于相对落后的阶段，所以如何在锅炉节油燃烧器上进行进一步的改造是能否实现污染物排放减少，甚至节约燃料成本方面的关键性问题。本文通过一系列的理论与实际的阐述，通过对锅炉设计结构方面分析、使用燃料的分析、燃烧器喷口角度面积优化以及内部结构改进等措施，对600MW锅炉节油燃烧器改造问题提供一些意见或建议。

关键词：锅炉节油燃烧器 污染物排放 结构设计 燃烧器改造；

中图分类号：TK223.7 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2013）11-0178-02

一、600MW锅炉节油燃烧器改造问题的目的与意义

当前，由于火电厂在发电的同时产生了大量的污染物，其所带来了环境问题已经越来越受到人们的关注，如何减少大气污染物的排放，已经成为世界各国所关注的热点性问题。在此基础上，由于现场条件以及历史原因的限制，火电厂在早期投入锅炉运营上在锅炉的尾部基本都增加的脱硝装置，这使得改造难度与改造工作量明显加大 ，并且随之带来的减排成本也是水涨船高。在此，研究600MW锅炉节油燃烧器改造问题的根本目的就是要在原有的基础上，突破技术瓶颈，响应国家对火电厂大气污染排放的控制标准，进一步达到并领先国家排放标准，在技术上要突破创新，对燃烧器改造问题不断创新突破，争取达到国际同类燃烧器技术改造的领先水平。

原有的600MW锅炉配备了中速磨煤机正压直吹式制粉系统，其单炉膛属于露天布置，采用四角切向燃烧方式，出渣设备为机械除渣。这种全钢悬吊结构的锅炉设备在改造上难度很大，所以600MW锅炉燃烧器改造问题可以迅速地提上技术日程。由于锅炉燃烧器采用四角布置，共计有24只切向燃烧摆动式，这些分6层布置且每层可以设置出4只燃烧器，在此结构上，改造方式与改造难度相对而言不是较大。通过对燃烧器摆角的调整，可以在技术行找出摆角的气温关系，通过这种技术调整手段可以有效地对锅炉节油燃烧器进行改造，从而研究出可行性办法，实现效益与环境的最优化。

二、设备概括以及改造方案的制定与实施

600MW锅炉设备系由东方锅炉厂有限公司设计制造，配用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，单炉膛Π型露天布置，全钢悬吊结构，采用四角切向燃烧方式，出渣设备为机械除渣。通过对现有设备中的燃烧器改造，可以在一定程度上有效降低氮氧化合物的排放量，也可以进一步突破原有的设计难题。经过缜密方案的前期调查与分析研究，在对燃烧器进行不断调整试验的基础上，使得燃烧器的再热能力得到显著地提升与增强，从而实现锅炉环保与能耗的双赢。

改造方案在前期的制定过程中，要充分考虑到设备自身的特性，在参考意见上要充分吸收技术骨干的建议或意见。同时，由于改造过程会涉及到一系列的技术难题，所以应当制定出切实可行的实际方案，切记因小失大，不能偏离方案的正规。由于目前国内在这一方面的技术研究工作仍然处于落后的阶段，故在整个锅炉节油燃烧器改造过程中应当遵循由点到面的改造模式，先进行小规模改造，后进行系统深入地改造。对于后期的方案执行问题，有关技术部门应当时刻监督，保障方案的执行效率，切不可半途而废，也不可对方案进行大规模地修改。各技术人员可以在经过充分地论证与研究后，提出自己个人的独特见解，以充实整个方案的科学性与理论实践性。

三、如何进行600MW锅炉节油燃烧器改造问题

（一）通过燃烧器内部手段进行改造

1.燃烧器的内部改造工作

由于可以通过对燃烧器的吹灰频率进行观察，在观察炉膛内污染物系数上可以分析出其多燃烧器内部的影响。不同的磨煤机对燃烧试验中的再热温度影响不同，所以可以通过对磨煤机的调整，接着以燃烧器内氧含量与再热气温的关系进行辅助调整。同时，在试验燃烧器的同时，还应当通过对燃烧器摆角的调整找出在燃烧的过程中，摆角与燃烧器内部的特性关系。

通过对燃烧器内部CFS、SOFA、COFA等二次风门的调整与改造，进一步找出辅助风的大小与燃烧器内部温度的特性关系。在通过试验燃烧手段对600MW锅炉节油燃烧器进行改造的时候，应当考虑到运行人员的实际操作能力，尽可能的多疑自动方式进行，在燃烧器摆角以及优化效果上应当着重以改善为主。最试验后期的再热阶段，应当针对试验中再热气温存在偏差这一问题，进一步改变炉内烟气的启旋与消旋，从而对各级受热面左右侧吸热特性进行一定程度上的定性分析。

2.燃烧器的设计改造工作

在制定出合理的改造方案的同时，要切实根据锅炉燃烧器原有的结构设计参数，选择较为合适的主燃烧区化学当量比，因为较低的主燃烧区化学当量比可以有利于抑制与减少氮氧化合物的形成，如果在改造过程中不能较好地控制燃烧器氮氧化合物的生成，将会产生较大的负面影响效果。所以，可以参照原有的设计参数，进一步研究与简化设计步骤，提出科学的设计方案，在原有的基础上对燃烧器进行一定程度上的设计结构改造。由于原有的锅炉设计燃烧器内部的高度不高，导致炉膛内的燃烧效果并不是过于充分，因此，在坚定燃烧器内炉膛高度设计上可以采用主燃烧区化学当量比，并且还要注意对主燃烧器分级燃烧的设计优化。

3.燃烧器的性能改造工作

由于节油燃烧器的燃烧特性，在较大的主燃烧区化学当量比的条件下，可以达到一种较为优良的低氮燃烧性能，所以，通过对燃烧器喷口通流面积以及扩锥角度的优化可以较好地提升原材料燃烧性能。对性能改造工作的方式还可以从如下几个方面进行：第一：煤粉浓缩器优化的改进措施。如果在原材料上进行充分地浓缩，可以使得煤这一主要原材料达到较为充分的燃烧效果，从而对减少氮氧化合物的排放方面可以起到很好的阻止作用。第二：可以尝试增设一次风喷嘴冷却系统。这种改造方式可以在燃烧的过程中节约一定的资源，进而在排放出污染化合物上再次达到较低的标准，如果可以在一次风喷嘴冷却系统进行较好的方式改造，还可以为下一个步骤一次性风喷口的材料选用方面进行改进基础实验。第三：对一次风喷口材料进行改进。选用较为合适的材料可以有效地通过主燃烧区进行低化学当量比的依赖度与敏感度测试，从而可以在较好的试验高度上达到良好的燃烧性能和降低氮氧化合物排放的综合优化程度。

（二）通过燃烧器综合手段进行改造

1.现场试验改造方案工作

在优化改进的燃烧器在一次性风扩锥上把原有的角度从45°改为30°，二次风扩锥角度从45°改为35°，并且，整个浓缩器整体后移大约了1000mm左右，所以这种方案的实行可以有效地使得二次风喷口通流面积比原有的设计增加了大约20%左右。并且在现场试验的过程中，可以把部分低温过热器转换为省煤器。这样的变化可以使得锅炉原有设计方面中存在的过热器受热过于充盈而造成再热器受热不足的问题得到一定程度上的缓解。同时，在一般情况下，过热器侧烟道挡板已经降到了一定的受热程度，如果热蒸汽的温度达不到要求，一般情况下是由于再热器的侧烟道挡板并未完全打开。

2.增加原有的设备分离装置

由于锅炉节油燃烧器改造是采用分级燃烧技术，当原油燃烧初期，较为处于一种缺氧燃烧的阶段，其自身的着火与燃烧时间较为推迟。通常情况下，锅炉节油燃烧器在整体燃烧过程中含氮的质量分数会有上升的迹象，故为了提高原料的均匀性与均细度，使其含碳、含硫、含氮保持原有的水平，可以尝试增加燃料动态分离器设备。

四、600MW锅炉节油燃烧器改造问题总结

在通过对600MW锅炉节油燃烧器改造时，要根据锅炉原有的结构特点、原材料性质、现场条件、改造方案以及可行性技术改造方案进行充分的调查论证与研究，要借鉴国内外的先进经验，加强自主创新与研究，在综合分析的基础上确定合理的氮氧减排目标。对锅炉节油燃烧器的改造问题再根本还是要以减排与效益提高相结合为总目标，因此还需要不断总结经验，加大技术投入，以达到性能与效益的最优化，从而实现环境与产能的双赢。

参考文献

[1]陈邦焕. 600MW锅炉低NO_x燃烧器改造后汽温调整探讨[J]. 中国高新技术企业，2012，25：41-43.

[2]胡伟锋，谢静梅. 600MW锅炉低氮燃烧器改造可行性研究[J]. 电力建设，2009，03：70-73.