燃煤鍋爐低氮燃燒優化策略分析

沈忠明 葉飛 錢曉峰

摘? 要：在火電廠中，燃煤鍋爐是將生物能轉換為熱度的重要工具，而隨著鍋爐燃燒就會將燃燒材料中的有毒氣體釋放出來，如氮氧化物等，既影響廠內員工的身體健康，又影響周邊的環境質量。那么，這就需要廠商采用一些特殊措施，并且逐漸更新廠內傳統的燃煤鍋爐技術，如空氣燃燒技術等，從而可以達到燃煤鍋爐低氮燃燒的效果。該文對燃煤鍋爐低氮燃燒優化策略進行分析，以期實現提高火電廠中燃煤鍋爐生物能轉換效率的目的。

關鍵詞：燃煤鍋爐? 低氮燃燒? 爐膛壓力 優化

中圖分類號：TK229.6 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）08（a）-0064-03

Analysis of Low Nitrogen Combustion Optimization Strategies for Coal-Fired Boilers

SHEN Zhongming? YE Fei? QIAN Xiaofeng

（Zheneng Jiahua Power Generation Co.， Ltd.， Jiaxing， Zhejiang Province， 314000 China）

Abstract： In thermal power plants， coal-fired boilers are an important tool for converting biomass into heat， and as the boiler burns， toxic gases in the burning materials will be released， such as nitrogen oxides， which affects the employees of the plant. Physical health also affects the surrounding environmental quality. Then， this requires the manufacturer to adopt some special measures and gradually update the coal-fired boiler technology in the plant， such as air combustion technology， so as to achieve the effect of low-nitrogen combustion of the combustion boiler. This paper analyzes the optimization strategy for low-nitrogen combustion of coal-fired boilers in order to achieve the purpose of improving the efficiency of biomass conversion of coal-fired boilers in thermal power plants.

Key Words： Coal fired boiler; Low nitrogen combustion; Furnace pressure; Optimization

當前，我國正處于第三產業迅速上升地位的時刻，第三產業比重迅速上升，占據了經濟發展的重要比重，相應的，工業生產逐漸呈現出下滑的經濟形勢和經濟地位。一方面是由于社會轉型的需求，另一方面是由于環境因素的驅使，正是由于20世紀我國濫采濫用，導致出現生態資源損失嚴重的問題，使得如今僅能通過開發探取新的節能型資源使用來降低對環境的污染程度。而低氮燃燒是能夠解決這一問題的重要方法之一，低氮燃燒可以釋放出極少量的氫氣，所以可以作為節能型資源，從而在一定程度上起到可以降低發電污染的目的。

1? 空氣分級燃燒技術

1.1 可以影響空氣分級燃燒技術正常實施的因素

第一，如果已經在鍋爐燃燒中使用空氣分級燃燒技術，那么當輸送二次燃料時，就必須要從鍋爐的上方進行輸送燃料。不過，正是由于該項操作，導致二次燃料會在鍋爐中短時間內引燃其他燃料，這就容易造成資源的浪費的問題。那么，從當前投入生產使用的二次燃料種類來看，燃料主要包括天然氣、煤、油等材料。而從這些材料的使用效率來看，天然氣是最佳的二次燃料的選擇，因為天然氣的主要成分為甲烷，而甲烷對于城市使用能源而言，是效果良好的節能資源。并且，當天然氣被當作二次燃料燃燒后，會生成極少的氮氧化物，從而有效降低對大氣環境的污染程度，這種現象是由于該氮氧化物中氮成分的含量較低產生的。據不完全統計，天然氣中本身僅含有2%左右的氮成分，所以其二次燃燒后生成的氣體既不會對周邊環境造成較大空氣污染，又能夠在充分燃燒后不會出現難燃的殘留物質的問題。

1.2 注意再燃燃料的輸送時間

一般情況下，需要在主燃燒區剛剛結束燃燒時，就應該直接將再燃燃料噴入鍋爐中，這樣才能在最高溫度處充分發揮還原反應的作用，使其生成的更多的氮氧化物。并且，在使用空氣分級燃燒技術時還需要注意在輸送再燃燃料時，不能將其與一次燃燒區隔離較近，因為如果再燃燃料接近一次燃燒區時，就會導致再燃燃料中過多的氧氣直接吸入進還原區，這樣就會直接提升還原區中的空氣系數，從而降低了再燃燃料的燃盡效率。

2? 氮氧化物的形成機理及控制現狀

在一般情況下，煤炭燃燒過程中會產生大量的氣體。例如，一氧化氮、二氧化氮等，而且這幾種氣體的含量非常高。因此，在工業技術中低氮技術對應需要解決的就是煤炭燃燒過程中的氮氣體排放問題，需要控制一氧化氮、二氧化氮等的排放量以及排放標準。在煤炭燃燒過程中產生氮氧化物的主要方法有3種：首先，空氣中的氮在高溫下被氧化形成氮氧化物。其次，燃料中的氮化合物在燃燒過程中容易遇熱容易被熱分解并被氧化形成氮氧化物。最后，空氣中的氮與燃料中的烴離子基團反應也會形成氮氧化物。從這3種情況來看，氮氧化物的形成與多種因素有關。

3? 對于鍋爐燃燒器的調節運行

首先，在空氣分級燃燒技術中，主要是通過對鍋爐設施中本身含有的低氮燃燒器及時進行改造，使其轉化為水平或垂直濃氮燃燒器，因為這兩種燃燒器是有效地降低氮氧化物排放量的燃燒設備。比如，垂直濃氮燃燒器就是主要通過垂直方向進行濃氮燃燒，而在高燃燒器的出口處本身就有穩定的回流效果，使得可以將產生的氮氧化物進行分離，又可以將燃燒火焰控制在一定范圍內，從而使得鍋爐處于持續穩定的狀態。而垂直濃氮燃燒器的燃燒特點，主要有以下兩個方面：第一，在垂直濃氮燃燒中，由于鍋爐內的溫度會隨著煤粉濃度的增加而降低，這就使得燃燒著的火的熱度也會降低，并且時間越短傳播效率越高，這就說明煤粉的質量是決定火焰燃燒效率的關鍵。第二，在垂直濃氮器中的高煤粉和低煤粉會分別收到氧氣和燃料的不足，兩者最終生產的氮氧化物含量較少。那么，這就說明即便擁有垂直或水平濃氮燃燒器，如果不能合理調節，同樣不能發揮積極作用。所以，這就需要企業在選擇鍋爐燃燒器時，不能盲目選擇，既要掌握將鍋爐內的濃氮煤粉清除，又要掌握燃燒器的參數、分離比例等詳細數據，這樣才能最終確保鍋爐的燃燒質量。

4? 對鍋爐的爐膛壓力進行調節

爐膛壓力主要是由鍋爐因燃燒高溫產生的爐內負荷，而在對其進行調整時，首先，需要按照企業處理爐內負荷的具體原則制度進行處理。需要注意的是，在處理過程中不能急于求成，尤其在處理粉末狀的煤炭材料時，需要讓其充分地燃燒在爐膛內，這樣就可以將資源利用最大化。其次，如果需要人工降低爐內負荷，那么一定要講究撤出順序，必須在去除爐膛內煤炭之后才可以按停供風設備。而相反的，如果要人工負荷，那么需要先加大供風設備功率，然后才能往爐膛內送煤。這樣循環往復的操作，既不會對鍋爐爐膛造成損失，也不會影響生產效率。那么，為了避免鍋爐爐膛處于高壓負荷下，這就需要工作人員時刻關注通風量和配比數額的變化，否則在高壓負荷下的煤炭就會出現結焦的情況，這就直接降低鍋爐的產能。由此可見，鍋爐爐膛壓力在各個鍋爐區域內都有不同的壓力表現，那么只有合理地控制好通風量和配比數額，以及爐內風量頻率等數值，這樣就可以有效地降低煤炭對鍋爐爐內造成的污染程度。

5? 對鍋爐燃燒器的擺角和燃盡風進行調節

首先，在空氣分級燃燒技術中的關鍵因素中，主要是指氮氧化物的生成量。而為了可以避免在技術中出現溫差問題，這就可以讓鍋爐燃燒器的風擺角隨時保持向上傾斜狀態。這樣一來，不僅可以有效避免溫差，而且可以減少鍋爐的燃燒時間，從而達到降低燃燒成本的目的。同時，為了可以增加鍋爐的穩定程度，可以將燃盡風擋板根據實際的需求進行調整。其次，鍋爐燃燒在火電廠中，通常是具有高技術、高標準的特點，不僅整個流程的操作方式比較繁雜，而且對于過程中產生的物質要求專業的解釋能力比較高，這樣才可以及時地處理相關燃燒問題，避免因時效性而耽誤解決燃燒問題的效率。最后，為了可以提高火電廠鍋爐燃燒的環保能力，這既需要工作人員對于低氮生產保持有具體的火電廠鍋爐燃燒環保的相關概念和方法，又需要在實踐中具體控制、降低燃后產生的氮氧化物排放量，從而最終達到生產和環境效益雙豐收的效果。

6? 結語

綜上所述，鍋爐燃燒是火電廠發電的主要方式，而傳統火電發電會產生較多的有害氣體，使得會降低周邊環境的環境質量。并且，在新時代低碳經濟的發展道路上，綠色發電逐漸成為目前主要發電廠商的生產方式和要求。那么，如果鍋爐燃燒也需要加入綠色生產的序列中，這就需要從鍋爐燃燒器的方方面面著手，如爐膛壓力、燃盡風等。而且，還可以利用空氣分級燃燒等技術的還原效應，從而提高鍋爐燃燒的節能效果。

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