浅析低氮燃烧技术在四角切圆燃煤锅炉中的应用

摘要：伴随我国大气污染的日益严峻，为更好的环节人类的生产以及生活给大自然所造成的严重危害，各种先进技术被不断研发以及应用，以缓解大气污染，改善生态环境，低氮燃烧技术则是改善大气，全面推进环境治理的重要应用技术，本文通过对低氮燃烧技术的概念、特点、分类以及在四角切圆燃煤锅炉中的详细应用，以全面提高低氮燃煤技术的应用效果，提高大气质量，为环境保护提供重要的技术应用基础保障。

关键词：低氮燃烧技术四角切圆应用

中图分类号：C35文献标识码： A

前言：伴随我国经济建设的不断发展，城市规模越来越大，这在一定程度上推进了城市经济的现代化发展，同时过渡的开发和利用也给环境保护带来了重大的消极影响，大气污染，环境恶化，雾霾天气持续，这一系列的环境问题目前已经严重的影响了人们的正常生产和生活，需要人们提高对于环境的保护力度，并从技术改进以及完善等方面全面加强大气环境治理，以全面有效的提高环境治理效果，发挥环保技术的优势作用，为实现生态环境的可持续健康发展提供重要的技术保证。

一、NOx对大气环境的危害

NOx以NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等形式出现在空气中，NO浓度越大，毒性越强。NO2的毒性更大，它很易与人体和动物血液中的血色素混合夺取氧分，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹症，NO2还强烈刺激呼吸器管粘膜，引起肺部疾病，还对人体的心、肝、肾脏及造血组织有损害，严重时会导致死亡。NO和NO2会破坏同温层中的臭氧层，使其失去对紫外光辐射的屏蔽作用，危害地面生物。大气中有NOx会形成酸雨，对环境造成严重污染。由于NOx对人类和自然界存在很大危害，故必须控制NOx的生成和排放。

二、四角切圆低氮燃烧系统

低氮燃烧技术一直是应用最广泛、经济实用的措施。它是通过改变燃烧设备的燃烧条件来降低NOx的形成，具体来说，是通过调节燃烧温度、烟气中的氧的浓度、烟气在高温区的停留时间等方法来抑制NOx的生成或破坏已生成的NOx。

由NOx的形成条件可知，对NOx的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量。因此，低NOx燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量，以达到阻止NOx生成及降低其排放的目的。

针对四角切圆燃煤锅炉，在不改变原有燃烧器的整体布置形式、燃烧方式的条件下，对燃烧器重新优化设计，优化浓淡分离装置；对二次风和OFA燃尽风配风参数重新设计，喷口可考虑出口反切；燃烧器的设计参数均按燃烧改造煤质进行选取，并在煤粉燃烧器喷口布置水平偏置稳燃钝体，强化煤粉初期的快速着火燃烧。为有效防止锅炉水冷壁的结渣和高温腐蚀，在煤粉燃烧器喷口采用了偏置周界二次风。

采用全炉膛分级燃烧技术，合理布置燃尽风OFA――把整个炉膛内分段燃烧和局部性空气分段燃烧时降低NOx的能力结合起来。通过空气分级在炉膛内形成3个区域：初始燃烧区、还原区和燃尽区。下部主燃区的过量空气系数略小于1，从而在初始的富燃料条件下缺氧燃烧减少及控制NOx排放，上部富氧燃烧控制飞灰含碳量。

三、四角切圆低氮燃烧技术分类介绍

低氮燃烧技术是通过降低燃烧反应温度，减少过量空气系数，缩短烟气在高温区的停留时间等手段达到控制NOx的目的! 它是现阶段降低燃煤锅炉 NOx排放最主要也比较经济的方法。由于低氮燃烧技术工艺成熟，投资及运行费用相对较低，已在火电厂的 NOx排放控制中得到了较多应用，以下介绍目前常用的低氮燃烧技术。

1、燃烧分级技术

燃烧分级技术是在主燃烧器形成初始燃烧区的上方喷入二次燃料，从而形成富燃料燃烧的再燃区。当 NOx进入该区域时将被还原成N2。燃烧分级 技术为了保证再燃区的不完全燃烧产物能够燃尽，需要在再燃区的上面布置燃尽风喷口，燃烧分级技术的关键因素是改变再燃烧区的燃料与空气的比例，存在的问题是为了减少不完全燃烧损失。需加空气对再燃区烟气进行三级燃烧，因此配风系统较复杂。

2、空气分级燃烧技术

空气分级燃烧技术（OFA）是现阶段应用较为广泛的低氮燃烧技术。 它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行，该技术是将燃烧用风分为一次风、二次风和OFA燃尽风，目的是减少燃料燃烧区域的空气量（一次风、二次风），提高燃烧区域的燃料浓度，推迟一次风和二次风的混合时间。这样燃料进入炉膛时就形成了一个富燃料区，使燃料在富燃料区进行缺氧燃烧，以降低燃料型 NOx 的生成。缺氧燃烧产生的烟气再与OFA燃尽风混合，使燃料尽可能完全燃烧。

目前该技术与其他初级控制措施联合使用，已成为新建锅炉整体设计的一部分，在适度控制 NOx排放的要求下，一般作为现阶段锅炉低氮排放改造的首选，空气分级燃烧技术又分水平方向和垂直方向燃烧技术。

它们之间相互作用，彼此关联。

（1）水平方向空气分级燃烧技术如图1所示，该燃烧方式是与烟气垂直的炉膛断面上组织分级燃烧。它是通过将一次风和二次风不等切圆，部分二次风射流偏向炉墙来实现的。

该技术不但可以使主燃区处于还原性气氛从而减少NOx 的排放量，还可使炉墙附近处于氧化性气氛，因此可以避免水冷壁的高温腐蚀以及因还原性气氛使灰熔融性温度下降而导致的燃烧器附近结渣.

（2）垂直方向上空气分级燃烧技术如图2所示。将燃料所需的空气分成2部分送入炉膛，一部分为主二次风，约占总二次风量60%-85%，另一部分为燃尽风，约占总二次风量的15%-40%。因此，炉内的燃烧分成3个区域：即热解区、贫氧区和富氧区。上部燃尽风送入炉膛时，已经避开了高温火焰区，使未燃尽产物能够完全燃烧。

3、低氮燃烧器技术

将前述的空气分级及燃料分级的原理应用于燃烧器的设计，尽量降低着火区的氧浓度和温度。从而达到控制 NOx生成量的目的，这类特殊设计的燃烧器就是低氮燃烧器，正常条件下可以降低氮排放浓度的30%-50%。

由此可见，三种低燃燃烧技术在进行 NOx的处理过程中，由于工艺不同，其 NOx的去除率也有很大变化，并且所适用的锅炉也存在差异，这就需要我们在应用过程中，根据不同的锅炉形式采取不同形式的低氮燃烧技术，以更好的发挥其优势作用。

4、3种低氮燃烧技术的比较

燃料与空气分级燃烧和低氮燃烧器技术比较见表1

四、低氮燃烧技术存在的问题

低氮燃烧技术是应用最广，相对简单，经济的方法。

在燃煤过程中排放的众多污染物中NOx是唯一可以通过改进燃烧方式来降低其排放量的气体污染物。但在实施低氮燃烧技术时，会不同程度地遇到下列问题：

（1）随着二段空气量增大，会使不完全燃烧损失也相应增大，实际中二段空气量约为空气总量的15%-20%。

（2）较低温度、较低氧量的燃烧环境会降低锅炉的燃烧效率，在不提高燃料（例如煤粉）细度的情况下，飞灰可燃物含量会增加，由于在燃烧器区域缺氧燃烧，炉膛壁面附近的CO含量增加，可能会引起水冷壁管的金属腐蚀。

（3）为了降低燃烧温度，延迟燃烧过程在某些情况下会降低着火稳定性和导致锅炉低负荷燃烧稳定性下降。

（4）大部分燃烧调整措施的应用均可能使沿炉膛高度的温度分布趋于平坦，使炉膛吸热量发生不同程度的偏移，最终导致炉膛出口烟温偏高。

结语：综上所述，通过低氮燃烧技术的可续有效应用，能够从很大程度上减少NOx的排放，并阻止已生成NOx的排放，这对于大气环境的有效治理与保护起到了极大的作用，并且随着科学技术的不断进步，低氮燃烧技术还将不断创新，并发挥其越来越重要的技术优势，为大气污染的治理与改善做出相应的努力，这是我国环境治理的必然趋势，更是经济建设新时期的必然需求，需要环保科技工作者给予更高重视，并将更加科学有效的低氮燃烧技术优势加以充分发挥，为环境保护事业做出更大的贡献。

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