低氮燃烧器在E420―13.7―560KT型锅炉的应用

[摘 要]主要介绍了低氮燃烧器在E420―13.7―560KT型燃煤锅炉上的应用，并对不同炉膛出口氧量下低氮燃烧的效果、锅炉效率及锅炉稳燃能力进行试验。通过试验数据显示，在燃烧煤种不变的前提下，改造前锅炉排放的NOX浓度为700mg/Nm3左右，改造后锅炉排放的NOX浓度为250mg/Nm3以下，通过低氮燃烧器改造，降低氮氧化物排放64%以上，锅炉效率提高0.6%以上，锅炉不投油稳燃负荷由300t/h降到250t/h，锅炉结焦问题得到解决，取得了很好的环保效益、经济效益。

[关键词]氮氧化物排放 低氮燃烧器 稳燃

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0368-01

1设备概况

兰州西固热电公司13、14号炉是由俄罗斯巴尔脑尔西伯利亚电力厂制造，型号为：E420―13.7―560KT型蒸汽锅炉。燃烧器为前后墙四角布置（一次风为A、B、C三层布置），燃烧器采用直流双通道风包粉（二次风包容一次风）燃烧器，燃烧方式为四角切圆式燃烧，设计燃烧切圆直径为800mm，三层燃烧器采用分散布置，从吸风机出口引来的烟气送入制粉系统，防止锅炉结焦、降低氮氧化物及防止制粉系统爆。鉴于目前环保排放及燃煤紧张造成锅炉燃烧不稳、掉焦灭火等情况，2012年大修中对13、14号炉进行了双尺度低氮燃烧器改造，改造的侧重点放在低氮、稳燃和防止结焦方面。

2低氮燃烧器改造状况

本次改造以现运行大混煤作为设计煤种，锅炉现燃用煤种为大混和优混煤，燃用改造设计和校核煤种、锅炉最大连续出力（BMCR）时燃烧器的主要设计参数：

2.1纵向三区布置

改造后燃烧器从下至上大致分为三个区，依次为主燃烧器区、主还原区及燃烬区。主燃烧器区为集中氧化还原区，风量约占总风量的70-80%，保证煤粉初期燃烧；在主燃烧器上方合适位置引入适量的燃烬风，约占总风量的20%，燃烬风采用多喷口多角度射入；在主燃烧器区与燃尽区之间形成了主还原区。

由于部分助燃风从燃尽区引燃，主燃烧器区内氧化与还原交替相存，氧化有助于煤粉初期燃烧，升高炉温，促进煤粉燃尽，但会产生较多的NOx，局部还原区可以初步还原产生的NOx，使NOx在初始燃烧时就得到抑制；在主还原区内，来自主燃区的NOx得到充分还原；燃烬区内将作为燃烬风的二次风及时补充进来，促进焦碳最后燃尽。

2.2横向双区布置

一次风仍旧为逆时针方向，其假想切圆适当减小，假想切圆由原来的800mm改为1、3号角600mm，2、4号角对冲；调整二次风射流方向，二次风改为与一次风小角度偏置，顺时针反向切入，形成横向空气分级。两层一次风之间还会布置我公司特有的贴壁风喷口，形成横向空气分级。这种横向布置，可使一次风初始燃烧时，二次风不能过早混合进来，形成缺氧燃烧，在火焰内就进行NOx还原，抑制NOx产生；在火焰末端，二次风再及时掺混合进来，使缺氧燃烧时产生的焦炭再燃烧；二次风反向切入，可以延长火焰行程，强化煤粉后期着火燃烧，并防止煤粉颗粒冲刷炉墙造成结焦。横向空气分级与纵向空气分级一起形成空间空气分级。

2.3低NOx燃烧器

一次风设计喷口为上下浓淡分离形式，中间加装稳燃钝体形式，安装时将B、C层一次风采用浓浓相对的燃烧方式，有效地组织炉内燃烧，浓淡燃烧除可降低NOx外，还可对煤粉稳燃、提前着火有积极作用。同时钝体能优先增加卷吸的高温烟气量，进一步强化稳燃，稳燃性大大加强。

采用上下浓淡风煤粉燃烧技术，并采用喷口强化燃烧措施，有效降低氮氧化物排放，强化劣质煤的燃烧稳定性，保证高效燃烧，并拓展燃料适应性。

2.4加装贴壁风

在节点二次风喷口增加双尺度燃烧技术特有的附壁射流的贴壁风喷口，向水冷壁表面补充氧气，能有效提高近壁区域的氧化性气氛，提高灰熔点，大大缓解炉膛的结渣。同时，作为水平断面分级燃烧中后期掺混的一部分，贴壁风可作为控制炉内NOx的生成的有效手段。

2.5一二次风逆向射流

一次风射流切圆方向与二次风切圆方向相反，一次风实现逆向射流，及早与炉内热烟气混合，混合后与炉内热烟气一起旋转上升，与炉内切圆方向旋转方向一致，增加了一次风中的煤粉在炉内燃尽时间，也可实现早着火、强化燃尽。

2.6多喷口多角度燃尽风喷口

通过纵向三区布置，形成纵向空气分级，采用分级送入的高位分离燃尽风系统，燃尽风喷口能够垂直和水平方向双向摆动，以有效控制汽温及其偏差。将燃烧风量沿炉膛垂直方向分级送入，主燃烧区空气量与理论空气量的比值由原来的1.2变为0.85-0.9。由于实现纵向空气分级，相对地燃烧器区域有所扩大，燃烧器区域热负荷降低，炉内温度峰值降低，可以减少或消除热力型NOx产生。

3改造效果

3.1低氮

改造后进行锅炉燃烧调整试验，锅炉燃用煤质情况稳定，燃烬风SOFA摆角50%，分别控制炉内氧量2.5%、3.0%、3.5%三种工况下对锅炉进行试验。通过改变二次风总风量而改变炉内过量空气系数的专项试验，锅炉尾部烟气中NOx含量随着氧量的增大而有上升趋势，在氧量2.5～3.8%区间变化幅度较其他区间剧烈。经测定尾部NOx含量在氧量2.5%最低为200mg/Nm3，在氧量3.5%烟气中NOx含量最高为250mg/Nm3。结合锅炉在各工况运行参数、调整控制余地及锅炉安全经济运行全方位考虑，推荐炉膛出口氧量保持3.0%附近，在此工况下，烟气中NOx含量最高250mg/Nm3以下，锅炉效率达到93.59%较燃烧器改造前提高0.6%以上。

锅炉炉膛出口氧量过低，会造成CO值偏高，未燃尽的碳在大屏区继续燃烧，一方面造成大屏区炉膛温度高，使得大屏区挂焦，另一方面飞灰含碳量过高，使锅炉效率降低。

3.2稳燃

进行锅炉低负荷不投油稳燃试验， 确定最小的不投油稳燃负荷工况。通过试验，在锅炉负荷降至250T/H时，锅炉燃烧稳定不投油，各运行参数正常；锅炉最低稳燃负荷由燃烧器改造前的300t/h降到250t/h，锅炉稳燃能力大大提高。

3.3防结焦

改造后的13、14号炉燃烧器，将原B、C层燃烧器标高进行下移，假想切圆由原来的800mm改为1、3号角600mm，2、4号角对冲，大大降低了火焰刷墙的可能，B、C层二次风喷口加装了贴壁风，将燃料燃烧部分与水冷壁有效隔离，提高水冷壁壁面的氧化性气氛，抑制灰熔点的降低，降低了锅炉结焦性，B、C层一次风采用浓浓相对的燃烧方式，有效地组织炉内燃烧，稳燃性大大加强，结焦性大幅下降，彻底解决了二厂锅炉掉焦灭火，保证了锅炉安全稳定运行。

4结论

通过低氮燃烧器改造，实现了E420―13.7―560KT型蒸汽锅炉排放的NOX浓度由改造前的700 mg/Nm3左右下降到改造后的250mg/Nm3以下，氮氧化物排放降低64%以上，锅炉效率提高0.6%以上，锅炉不投油稳燃负荷由300t/h降到250t/h，锅炉的燃料适应性提高，锅炉结焦问题得到解决，取得了很好的环保效益、经济效益。

参考文献

[1] 《E420―13.7―560KT型锅炉设备运行规程》，兰州西固热电有限责任公司，2012.

[2] 《燃烧理论与污染》岑可法，北京，机械工业出版社，2004.