低氮燃燒器對鍋爐運(yùn)行的影響

從很多電廠低氮燃燒器改造情況來看，普遍存在汽溫（尤其是再熱汽溫）偏低，飛灰可燃物偏大的情況。

主要受影響因素是鍋爐的設(shè)計(jì)情況及燃用煤質(zhì)。通過燃燒調(diào)整、二次風(fēng)配比、SOFA風(fēng)配比，部分廠汽溫參數(shù)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)值，飛灰可燃物有明顯降低。 低氮燃燒器改造后，爐內(nèi)溫度場的變化將會(huì)對爐膛出口煙溫及汽溫特性產(chǎn)生較大影響。經(jīng)過長達(dá)3年的理論分析、設(shè)計(jì)改進(jìn)、我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)終于成功研發(fā)出了適合我國低氮燃燒的燃燒機(jī)，并成功應(yīng)用于600MW亞臨界控制循環(huán)鍋爐工程。這主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1、純從燃燒角度來講，鍋爐采用空氣分級低氮燃燒技術(shù)改造之后，燃燒延遲，火焰中心上移，爐膛出口煙溫上升，鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫上升。

2、鍋爐采用空氣分級低氮燃燒技術(shù)改造之后，主燃區(qū)的溫度下降較多，爐內(nèi)溫度分布更加均勻。水冷壁的沾污結(jié)渣情況會(huì)有很大改善，爐內(nèi)水冷壁吸熱增強(qiáng)，爐膛出口煙溫下降，鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫下降。 鍋爐低氮燃燒改造之后的汽溫特性變化情況主要受以上兩個(gè)因素影響，哪個(gè)因素的影響占主導(dǎo)地位主要取決于鍋爐的設(shè)計(jì)情況及燃用煤質(zhì)情況。 從各廠空氣分級低氮燃燒器運(yùn)行情況來看，采用設(shè)計(jì)煤種，隨著分離燃盡風(fēng)（SOFA）風(fēng)量的增加，主燃區(qū)過量空氣系數(shù)降低，過熱器溫升、再熱器溫升均有較大增加。冷凝鍋爐采用獨(dú)特的冷凝技術(shù)，限度利用燃燒產(chǎn)生的熱能，使用先進(jìn)技術(shù)將燃料與空氣充分混合，使燃料充分燃燒，提供給鍋爐充足的動(dòng)力，同時(shí)將出口煙氣中的熱量化回收。

一、試機(jī)前的準(zhǔn)備工作：

1．檢查燃?xì)夤苈吠庥^是否良好無損傷及干凈通暢，按所需使用管線檢查相關(guān)閥門是否已開啟或處于正確狀態(tài)下；根據(jù)山西太原印發(fā)關(guān)于推進(jìn)生物質(zhì)鍋爐超低排放改造和燃?xì)忮仩t低氮改造的通知，該市燃?xì)忮仩t低氮改造補(bǔ)貼辦法內(nèi)容如下：1、單臺鍋爐容量20蒸噸及以下燃?xì)忮仩t。管路及接頭法蘭等有無松動(dòng)、泄露現(xiàn)象，現(xiàn)場聞嗅無添加臭味；油爐及空分站周圍無動(dòng)火作業(yè)及明火，如有必須予以隔離或清除。 2．查看燃?xì)鈮毫μ幱谡?，燃?xì)夤裾{(diào)壓后壓力0.03～0.05MP。 3．從燃?xì)膺M(jìn)氣閥前排空閥放氣排空1～2分鐘，確保管路中無混合空氣，長時(shí)間未使用應(yīng)適當(dāng)延長排空時(shí)間。 4. 檢查燃?xì)夤芫€靜電片安裝到位無缺損松脫，靜電接地極接地可靠。 5. 導(dǎo)熱油泵處于啟動(dòng)狀態(tài)，且壓力、流量正常。

二、燃燒器燃燒機(jī)相關(guān)部分的檢查：

1．燃燒機(jī)的外觀是否良好無損傷，燃燒頭是否安裝牢固并調(diào)整好。 2．手動(dòng)啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)查看風(fēng)機(jī)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是否正確，油爐風(fēng)道、煙道有無明顯漏風(fēng)（煙）情況。 3．外部的電路聯(lián)接應(yīng)符合電器安裝要求，將燃燒器控制柜電源送電，程控器等部件接插牢固無松動(dòng)；在煙氣再循環(huán)對層燃鍋爐典型區(qū)段燃燒的影響下，結(jié)合空氣分級技術(shù)通過半焦催化還原NO。若需遠(yuǎn)程控制則應(yīng)檢查遠(yuǎn)程控制柜轉(zhuǎn)換按鈕調(diào)至“DCS”位置，其余按鈕不動(dòng)；檢查觸摸屏中各報(bào)警參數(shù)處于正確設(shè)定值，“導(dǎo)熱油超溫、流量低、壓差低”的停爐參數(shù)處于連鎖狀態(tài)。 4．對燃燒機(jī)進(jìn)行冷態(tài)程序模擬（需電儀配合操作），觀察運(yùn)行中程序控制器走位是否正確，各部件動(dòng)作及離子棒探測是否正常。特別需要注意的是：在對進(jìn)氣電磁閥進(jìn)行調(diào)試時(shí)必須關(guān)閉手動(dòng)進(jìn)氣閥且高壓線包處于斷電狀態(tài)。

三、燃燒器的運(yùn)行：

1．檢查： 再次確認(rèn)外部燃?xì)馐欠竦轿?，管路是否通暢，外部電源控制是否到位放空閥已經(jīng)關(guān)閉；注意：任何人員在點(diǎn)爐過程中嚴(yán)禁位于油爐頂部及附近。 2．啟動(dòng)（分為現(xiàn)場操作和遠(yuǎn)程操作） 現(xiàn)場操作：遠(yuǎn)程控制柜轉(zhuǎn)換旋鈕處于“PLC”位置，火力調(diào)節(jié)檔（BURNER MANUAL SWITCH）位處于“1”—小火位置。開始啟動(dòng)——旋轉(zhuǎn)燃燒器控制柜“啟動(dòng)停止”按鈕（AUXILIARY SWITCH）到“運(yùn)行”后，燃燒器控制柜“點(diǎn)火準(zhǔn)備”燈亮，遠(yuǎn)程控制柜“燃燒器準(zhǔn)備”燈亮，比例調(diào)節(jié)儀（MODULATOR）上電，程控器運(yùn)行，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，上述兩燈滅，預(yù)吹掃開始，進(jìn)口風(fēng)壓調(diào)至5～10mbar、風(fēng)量約5800～6200m3/h之間，且預(yù)吹掃時(shí)間不少于30s。 遠(yuǎn)程操作：遠(yuǎn)程控制柜轉(zhuǎn)換旋鈕處于“DCS”位置，燃燒機(jī)控制柜“啟動(dòng)停止”按鈕（AUXILIARY SWITCH）調(diào)至“運(yùn)行” 檔位，火力調(diào)節(jié)檔（BURNER MANUAL SWITCH）位處于“3”—自動(dòng)位置。開始啟動(dòng)——裝置操作間油爐畫面屏幕上點(diǎn)按“啟動(dòng)”鍵，現(xiàn)場程控器運(yùn)行，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后上述兩燈滅，預(yù)吹掃開始。 3．點(diǎn)火 進(jìn)入點(diǎn)火程序，低氮燃燒機(jī)風(fēng)門緩慢關(guān)小風(fēng)量至約2500～2800m3/h，吹掃完畢，點(diǎn)火程序啟動(dòng)，高壓線包送電，產(chǎn)生電火花，小火進(jìn)氣閥開啟，小火著，燃燒機(jī)控制柜“運(yùn)行指示燈”（BURNER OPERATION）亮, 遠(yuǎn)程控制柜“燃燒器運(yùn)行”燈亮，屏幕顯示火焰，點(diǎn)火成功。 現(xiàn)場操作時(shí)若處于“自動(dòng)”檔位，則程控器會(huì)根據(jù)油溫對主進(jìn)氣閥自動(dòng)調(diào)節(jié)；低氮燃燒技術(shù)改造后，產(chǎn)生鍋爐過熱器減溫水量增大的問題較多，由于煤粉燃燒的過程變長，加上燃盡風(fēng)的使用，使得爐膛出口的煙氣溫度變高，這時(shí)爐膛的溫度變低，爐膛水冷壁的輻射吸熱量就會(huì)降低，形成對流的受熱面的吸熱量就會(huì)增加，使得過熱器減溫水量增加。遠(yuǎn)程操作時(shí)操作人員根據(jù)工藝要求自行調(diào)節(jié)屏幕上“增加”、“減小”鍵調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁?。此時(shí)應(yīng)注意觀察是否持續(xù)穩(wěn)定。 4．調(diào)試 調(diào)試初期首先把燃燒機(jī)的負(fù)荷調(diào)至小火（“1”檔），觀察火焰燃燒情況，再調(diào)至大火（“2”檔）荷運(yùn)行，根據(jù)火焰燃燒情況對供氣電磁閥或者風(fēng)門進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整直至達(dá)到燃燒狀態(tài)（燃燒火焰呈淡藍(lán)色）。注意在調(diào)試過程中應(yīng)循序漸進(jìn)，逐步調(diào)節(jié)，避免幅度過大，產(chǎn)生危險(xiǎn)。試調(diào)結(jié)束后，任何人不得再隨意調(diào)整，以免發(fā)生事故。 5．停機(jī) 運(yùn)行調(diào)試結(jié)束后按下停機(jī)按鈕，停機(jī)程序啟動(dòng)，進(jìn)氣閥立即切斷，風(fēng)

機(jī)啟動(dòng)，后吹掃開始。 6．收尾：程序全部停止后，關(guān)進(jìn)氣閥，切斷電源。長時(shí)間停爐時(shí)應(yīng)將燃?xì)饪傞y關(guān)閉，并排空管路內(nèi)余氣。

3.1 低過量空氣燃燒

低過量空氣燃燒是燃燒過程盡可能在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制煙氣中氮氧化物前驅(qū)體與O2的反應(yīng)，這是一種的降低NOx排放的方法，可降低NOx排放15%～20%。但同時(shí)，如果爐內(nèi)氧含量過低，如低于3%，則有可能導(dǎo)致燃?xì)獾牟煌耆紵隹跓煔庵蠧O含量或其他可燃物含量增加，降低燃燒效率。從去年起我國北京、鄭州、成都等地開展燃?xì)忮仩t低氮改造工程，并制定了燃?xì)忮仩t氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 空氣分級燃燒

空氣分級燃燒技術(shù)是將助燃空氣分級送入燃燒裝置的技術(shù)，通常在一級燃燒區(qū)，將助燃空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?0%～75%（相當(dāng)于理論空氣量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒，過量空氣系數(shù)α＜1，在降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平的同時(shí)，在燃燒區(qū)域形成還原氣氛，抑制了NOx在一級燃燒區(qū)的生成量。為了完成燃?xì)馊紵^程，將完全燃燒所需的其余空氣送入第二級燃燒區(qū)，與一級“貧氧燃燒”產(chǎn)生的煙氣混合，此階段空氣系數(shù)α＞1，保證了燃?xì)獾娜紶a度，同時(shí)，由于一階段產(chǎn)生的煙氣對空氣的稀釋，局部氧含量降低，有利于降低反應(yīng)（1）（2）的反應(yīng)速率。由于整個(gè)燃燒過程所需空氣是分兩級或多級送入燃燒區(qū)域，故稱為空氣分級燃燒法。才雷等將空氣分級燃燒技術(shù)作為降低鍋爐NOx排放的主要燃燒控制手段，通過對一次風(fēng)二次風(fēng)的給入控制，將煙氣出口NOx含量由1164.92mg/m3降低至704.7mg/m3。氮氧化物排放濃度削減幅度大于等于50%，且濃度值低于30毫克/立方米的項(xiàng)目，按照改造投資額的30%給予獎(jiǎng)補(bǔ)資金。

3.3 燃料分級技術(shù)

燃料分級燃燒技術(shù)又稱為三級燃燒技術(shù)或再燃燒技術(shù)，空氣和燃料都分級送入爐膛，形成初始燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。其原理是利用燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生NOx的還原反應(yīng)，進(jìn)而降低NOx的排放。將80%～85%的燃料送入一級燃燒區(qū)，在α＞1條件下，燃燒并生成NOx；其余15%～20%的燃料送入二級燃燒區(qū)，在α＜1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級燃燒區(qū)中生成的NOx在二級燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮?dú)?，二級燃燒區(qū)又稱再燃區(qū)，在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成；充分的預(yù)混合，讓爐膛內(nèi)火焰短，降低了燃燒溫度，從而減少了熱力型氮氧化物的產(chǎn)生。由于可能存在未燃燼的燃料，需在第三級燃燒區(qū)送入空氣，保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。美國John Zink公司利用燃料分級燃燒原理開發(fā)了適用于管式加熱爐的遠(yuǎn)距離分級式爐子工業(yè)燃燒器結(jié)構(gòu)及方法的專利技術(shù)，與未采用該技術(shù)的加熱爐相比，可減少28%左右的NOx排放。

3.4 煙氣再循環(huán)

煙氣再循環(huán)時(shí)將一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿肴紵齾^(qū)域，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入燃燒區(qū)域，不僅降低燃燒溫度，同時(shí)也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了NOx的排放濃度。美國卡博特公司在炭黑尾氣余熱鍋爐系統(tǒng)中采用了煙氣再循環(huán)技術(shù)對尾排煙氣進(jìn)行了有效控制，當(dāng)循環(huán)煙氣量由占總給入氣體量的0%、6%增大到39%時(shí)，煙氣NOx含量由522mg/m3降低為376mg/m3及246mg/m3。顯然，再循環(huán)煙氣進(jìn)入燃燒區(qū)域后需要吸收熱量，重新升溫至燃燒溫度，過量的再循環(huán)煙氣將導(dǎo)致較低的燃燒溫度，必然引起不燃燒或燃燒不完全的現(xiàn)象，進(jìn)一步將導(dǎo)致燃料無法穩(wěn)定燃燒，通常煙氣再循環(huán)率控制在30%以內(nèi)，以確保燃?xì)獾姆€(wěn)定燃燒。02經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢近幾年石油價(jià)格波動(dòng)很大，該產(chǎn)品消耗成本低于液化氣10-15%，根據(jù)我們的測試結(jié)果，使用聚能氫油與柴油、液化氣的費(fèi)用比較，至少每噸節(jié)省300-1000元不等。

3.5 低NOx燃燒器

燃燒器的性能對低熱值燃?xì)馊紵O(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從NOx的生成機(jī)理出發(fā)，通過特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過改變工業(yè)燃燒器的風(fēng)煤比例，可以將前述的空氣分級、燃料分級和煙氣再循環(huán)降低NOx濃度的低氮燃燒技術(shù)用于燃燒器，以盡可能地降低著火氧的濃度、適當(dāng)降低著火區(qū)的溫度達(dá)到限度地抑制NOx生成的目的，這是目前低NOx燃燒器的主要設(shè)計(jì)理念。李陽扶等通過特殊的燃?xì)馊紵鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將燃料與空氣分級分段給入、燃料與助燃空氣以亞化學(xué)當(dāng)量比率給入、抽取鍋爐尾部煙氣經(jīng)混合裝置與空氣混合后進(jìn)入燒嘴，將強(qiáng)化燃?xì)馀c助燃空氣的混合、分級分段燃燒、煙氣循環(huán)等技術(shù)進(jìn)行集成，大大降低了NOx的生成。低NOx燃燒器中還有一種比較常用的燃燒技術(shù)為低NOx旋流燃燒技術(shù)，如2.4節(jié)所述。旋流燃燒技術(shù)強(qiáng)化反應(yīng)物混合與穩(wěn)定燃燒方面研究者們已形成了共識，旋流燃燒能夠形成燃燒產(chǎn)物的中心回流區(qū)，回流區(qū)內(nèi)高溫低速的燃燒產(chǎn)物和中間體對未反應(yīng)的空氣和燃料進(jìn)行預(yù)熱、稀釋，能夠有效地強(qiáng)化低熱值合成氣燃燒，在高速射流下形成穩(wěn)定的火焰。與此同時(shí)，煙氣循環(huán)使得爐內(nèi)溫度分布更加均勻，稀釋燃燒反應(yīng)物，降低燃燒溫度、縮小高溫區(qū)，降低氧含量，有可能抑制NOx的形成，但不同研究者對旋流燃燒降低氮氧化物排放的研究結(jié)果卻存在較大差異。Coghe等分別采用了不同的燃燒器或旋流方式研究旋流數(shù)對NOx生產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量可降低25%～30%。而Zhou等的研究結(jié)果表明，隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量先高后減小，且仍高于無旋流時(shí)的排放量。2、鍋爐采用空氣分級低氮燃燒技術(shù)改造之后，主燃區(qū)的溫度下降較多，爐內(nèi)溫度分布更加均勻。

1、全預(yù)混技術(shù)

全預(yù)混原理就不多說了，簡單講就是把空氣和均勻混合后燃燒。目前主流。全預(yù)混銅管鍋爐原理

2、什么是表面燃燒？

表面燃燒技術(shù)就是預(yù)混過的混合氣通過金屬絲網(wǎng)表面后，附著燃燒頭表面短火焰燃燒，火焰呈亮藍(lán)色，暗紅色焰頭。理論上可以做成不同形狀。加熱精準(zhǔn)。鍋爐觀察孔觀看火焰3、什么是全預(yù)混金屬絲網(wǎng)表面燃燒器：

全預(yù)混金屬絲網(wǎng)表面燃燒器（簡單叫全預(yù)混低氮燃燒器或者全預(yù)混表面燃燒器）就是利用了這兩種技術(shù)，由文丘里（混氣裝置）、直流變頻風(fēng)機(jī)、氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)的燃?xì)忾y門、金屬絲網(wǎng)編織或燒結(jié)的表面燃燒頭等配件組成。

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、可矢量比例調(diào)節(jié)輸出負(fù)荷、NOx和CO排放低。

缺點(diǎn)：容易堵塞造成負(fù)荷及空燃比衰減。

葆藍(lán)低氮燃燒器

4、什么鍋爐可以利用這幾種技術(shù)？

目前標(biāo)配這種技術(shù)的鍋爐主要有三種，銅管鍋爐、鑄鋁鍋爐、不銹鋼鍋爐。這三種分別用換熱材料命名。均為模塊式，對目前分布式供熱概念非常貼合。小型化、大輸出、可拼接、排放低、等多種優(yōu)勢。模塊到一個(gè)什么概念，舉個(gè)例子就是一個(gè)供暖幾十萬平米的供熱站，葆藍(lán)低氮鍋爐十幾臺冰箱大小的鍋爐搞定。還可以手機(jī)APP控制。無人值守，智能化。中心在對層燃、室燃、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行了大量試驗(yàn)后，已在工程應(yīng)用上加以驗(yàn)證，以鏈條爐為代表的層燃爐可將NOx排放降低至250~300mg/Nm3。

優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能、排放低、小型化、智能、信息化等

缺點(diǎn)：燃燒頭容易堵、燃燒頭容易堵、燃燒頭容易堵，重要的事說三遍。

堵塞之后造成負(fù)荷下降、空氣和比例失調(diào)、立式的銅管鍋爐和立式不銹鋼鍋爐7~15天清理一次。鑄鋁鍋爐及臥式不銹鋼鍋爐根據(jù)不同品牌，有的甚至要兩天清理一次空氣過濾器。（鑄鋁的燒頭橫置，更容易堵塞。立式銅管和立式不銹鋼因?yàn)闊^立式，只是下部分堵塞，所以比只能橫置的鑄鋁好一些。5(萬元)(2)單臺燃?xì)忮仩t容量大于4蒸噸：低氮鍋爐獎(jiǎng)補(bǔ)資金=1。）

本來這種主流技術(shù)的燃?xì)忮仩t既能節(jié)能，又可降氮排放，但是這一衰減，就是美中不足甚至暴斂天物了。節(jié)能減排大打折扣。

如何應(yīng)對堵塞和衰減才是關(guān)鍵！

解決方案：

1、盡量選擇立式的全預(yù)混低氮鍋爐

2、選擇有自除塵技術(shù)（自脫灰技術(shù)）的低氮鍋爐及燃燒器

3、及時(shí)清理空氣過濾器

4、在線監(jiān)控設(shè)備的堵塞情況