低氮燃烧器的应用及燃烧调整研究

2低氮燃烧器的改造

2．1低氮燃烧器的改造方案

(1)在炉膛中心形成逆时针旋向的两个直径稍有不同的假想切园，如图1所示。为了削弱炉膛出口烟气的旋转强度，减小四角燃烧引起的炉膛出口烟温偏差，主燃烧器上方设置了SOFA燃烧器，SOFA风室被设计成反切，使其喷嘴出口中心线同主喷嘴中心线成12°的夹角，其目的就是要形成一个反向动量矩，平衡主燃烧器的旋转动量矩，而达到减少炉膛出口烟温偏差之目的，另外，还选取了较大的燃烬风率，来控制NOx的排放量。

(2)在燃烧器高度方向上，根据燃烧器可摆动的特点，考虑到燃烧器向下摆动时，保证火焰充满空间和煤粉燃烧空间。

(3)为防止炉膛结焦，采用了较小的单只喷嘴热功率，防止燃烧器区域的结焦，采用燃烧器分组拉开式布置及合理配风形式，可有效控制NOx排放量。

(4)燃烧器采用水平浓淡煤粉燃烧技术，以提高锅炉低负荷运行的能力，水平浓淡煤粉燃烧器是利用煤粉进入燃烧器一次风喷嘴体后，经百叶窗的分离作用，将一次风气流分离成浓淡两部分;两部分之间用垂直隔板分开，燃烧器出口处设有带波纹形的稳燃钝体。浓相气流的煤粉浓度高着火特性好，即使在低负荷情况下，浓相气流的风煤比仍可保持在较合适的范围内，使着火特性不会明显恶化。钝体形成的高温烟气回流区又充分为煤粉着火提供了热源，这两者的结合为低负荷稳燃提供了保证。

3改造后的NOx排放及燃烧调整

低氮燃烧器改造后，由表3、表4可以看出，在300MW和220MW负荷工况下，在不同的运行氧量和不同的SOFA风门开度下，NOx的排放水平各不相同，在220MW负荷下，运行氧量3．8%、SOFA风门开度50%时，NOx排放浓度控制在248．5mg/Nm3;在300MW负荷下，运行氧量3．1%、SOFA风门开度90%时，NOx排放浓度控制在207．1mg/Nm3。在这两种工况下，NOx排放浓度控制在较低的水平。

表3不同运行参数下NOx排放比较

4改造后问题分析

(1)蒸汽参数偏离设计值

锅炉燃烧区采用空气分级燃烧技术，使得主燃烧区的温度下降，炉内的温度分布更加均匀，对于水冷壁存在沾污结焦情况严重的得到改善，水冷壁的吸热增加，炉膛出口的烟温降低［7］，过热器、再热器温升下降，使得过热器、尤其再热器温低于设计值。

(2)飞灰、炉渣的含碳量增加

低氮燃烧技术主要是采用低温、缺氧燃烧技术，使得主燃烧区的温度下降较多，推迟了煤粉的着火，并且此区域缺氧燃烧，控制过量空气系数，煤粉在此区域的燃尽度下降，造成了飞灰、炉渣的含碳量增加。q4的增大，必然导致锅炉热效率的降低。

(3)高温腐蚀现象加剧

煤粉在主燃烧器区域进行缺氧燃烧，不充分燃烧会产生大量的CO，以及还原性气体H2S，从而加剧水冷壁区域的高温腐蚀。

利用空气的分级燃烧技术，上层增加燃尽风，总风量不变的情况下，上层二次风分增加势必使得下层二次风减少，使得下层一、二次风的掺混过程推移，炉膛的火焰中心上移，相应炉膛出口的烟温升高，容易引起结焦、积灰等现象。

(4)炉内燃烧状况复杂

由于低氮燃烧器改造后对整个炉膛内的动力场发生变化，使得炉内的燃烧也产生不利影响。低氮燃烧器改造前设计的燃烧运行优化方式已经不再适应，会产生炉膛负压波动大、偏烧、排烟温度高、飞灰含碳量大、再热器温度低等的影响，使得在低温、低氧的燃烧运行工况下调节难度加大，导致低负荷稳燃能力下降。

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