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摘 要：对于300MW燃煤炉，为满足环保指标要求，需大幅削减省煤器出口NOx排放浓度，优化锅炉燃烧。因此，大唐河北发电有限责任公司马头热电分公司对进行了低氮燃烧器改造，改造后通过低氮燃烧器热态调试试验，确定了合理的燃烧调整方式，不仅使NOx排放量大幅降低，并且在不同负荷下的热效率及主要参数均到达设计要求。
关键词：低氮燃烧器；NOx排放浓度；优化燃烧
1 锅炉概况及燃烧器改造的原因
9、10号锅炉系东方锅炉厂生产的DG1025/17.4-Ⅱ12型、亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型汽包炉。
随环保要求的提高，原燃烧器不能满足氮氧化物指标的要求，因此，进行了低氮燃烧器改造并进行技术调试。改造后，主燃烧器区域喷嘴标高不变，对一次风燃烧器组件及二次风喷嘴重新设计更换，原EE层、FF层二次风改为三次风，同时保留原下层三次风，原上层三次风及顶二次风（OFA1）改为反切二次风CCOFA1、CCOFA2，封堵顶二次风（OFA2），增加燃尽风燃烧器系统。燃尽风引自锅炉左右两侧大风箱，相应增加燃尽风箱、燃尽风挡板门、补偿器、风道。
2 低氮燃烧器改造后热态调试
马头热电分公司进行了低氮燃烧器热态调试，具体步骤如下：
（1）对现场习惯性运行工况测量。
（2）燃盡风摆角调试，根据主汽温度、再热汽温变化调整燃尽风摆角，观察燃尽风摆角对主汽温度、再热汽温的影响。
（3）二次风、燃尽风配风方式调整试验。锅炉在100%BMCR负荷工况下，炉膛出口氧量控制在3.0%～3.5%左右，周界风的挡板开度为10%，锅炉的二次风箱风压维持在合适的范围内，在调整燃尽风不同开度时，二次风风门整体进行调整，保证锅炉风量分配更加合理。
（4）变氧量燃烧调整试验。锅炉在100%BMCR负荷工况下，氧量变化由炉膛出口氧量来控制，各二次风的风门开度和燃尽风风门开度在优化后的条件下，观测炉膛出口氧量变化对氮氧化物排放的影响。
（5）磨煤机投运方式调整试验。在调整的最优配风条件下，在磨煤机不同运行方式下，观测对氮氧化物排放的影响。
（6）变锅炉负荷试验。在调整的最优配风条件下，炉膛出口氧量按试验最佳值选取，燃尽风按试验最佳值选取，各二次风的风门开度按试验最佳值选取，锅炉变负荷分别为100%BMCR、75%BMCR。
3 调试结果及分析
3.1 二次风、燃尽风配风方式调整试验结果分析
锅炉在75%BMCR以上运行工况下，炉膛出口氧量控制在3.0%～3.5%左右，周界风的挡板开度为25%，锅炉的二次风箱风压维持在合适的范围内，对燃尽风不同开度和二次分风门整体进行调整，以达到最佳合理优化配风方式，从而有效地控制了氮氧化物的排放量。
3.2 炉膛变氧量调整试验结果分析
锅炉在100%BMCR运行工况下，各二次风的风门开度和燃尽风风门开度在优化后的条件下，观测各二次风门开度和燃尽风风门开度优化后在同等条件下炉膛出口氧量变化对氮氧化物排放的影响。
3.3 磨煤机投运方式调整试验结果分析
在燃尽风不同开度和二次分风门合理优化配风方式下，观测在同等条件下磨煤机运行台数对氮氧化物排放量的影响。
4 根据试验结果确定的最佳调整方案
4.1 配风特性
在保证燃烧稳定的前提下，将主燃烧区部分二次风移至燃烬风区域，形成主燃烧区缺氧气氛，从而降低主燃烧区温度，减少氮氧化物生成量。主燃烧区未燃烬的碳，在燃烬区继续燃烧，整体火焰中心会上移。
4.2 调整原则
（1）给粉量采用均等配粉，正常情况下，给粉机及层操偏置均设为0。
（2）主燃烧区二次风（AA层至DE层）采用“正宝塔”配风方式，最低开度不小于10%。
（3）两层OFA二次风开度保持5～20%。
（4）SOFA1、SOFA2、SOFA3二次风采用“倒宝塔”配风方式，升负荷时先开上层，降负荷时先关下层。
（5）正常工况一次风周界风开度在5%；给粉机停运后应开至20%冷却喷口。
（6）三次风周界风：对应的排粉机停运时开至50%，对应的排粉机运行时，关至20%。
（7）氧量调整保持不低于3%。但氧量调整不可过高，氧量过高时煤粉在主燃烧区已燃烬，减弱燃烬风的作用，不能起到降低NOx的目的。
（8）为保证二次风刚性，保持大风箱压力高于0.2kPa。
（9）低负荷时，在保证一次风速满足的情况下，尽可能降低一次风量，以减少主燃烧区氧量。
（10）摆角调整时应对角调整，每次调整幅度不大于20%。
4.3 典型工况配风方式
5 结论
（1）低氮燃烧器改造后，通过热态调整试验，确定了最佳运行燃烧调整方案，是NOx排放量基本在500mg/Nm3以下。
（2）主汽温度、再热汽温度满足设计要求。
（3）锅炉效率在75%BMCR以上运行工况下基本保持在92%以上。
综上所述，锅炉低氮燃烧器改造后，不仅使NOx排放量大幅降低，并且在不同负荷下的热效率及主要参数均到达设计要求。
参考文献
[1]许进.浅析徐塘电厂300MW机组低氮燃烧器改造及其应用[J].中国科技信息，2013，（11）：135.
[2]潘明滨.300MW机组锅炉低氮燃烧器改造及其影响研究[D].山东大学，2015.
[3]西安热工研究所.燃煤锅炉燃烧调整试验方法[M].水利电力出版社，1974.
（作者单位：大唐河北发电有限责任公司马头热电分公司）
关键词：低氮燃烧器；NOx排放浓度；优化燃烧
1 锅炉概况及燃烧器改造的原因
9、10号锅炉系东方锅炉厂生产的DG1025/17.4-Ⅱ12型、亚临界参数、四角切圆燃烧、自然循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型汽包炉。
随环保要求的提高，原燃烧器不能满足氮氧化物指标的要求，因此，进行了低氮燃烧器改造并进行技术调试。改造后，主燃烧器区域喷嘴标高不变，对一次风燃烧器组件及二次风喷嘴重新设计更换，原EE层、FF层二次风改为三次风，同时保留原下层三次风，原上层三次风及顶二次风（OFA1）改为反切二次风CCOFA1、CCOFA2，封堵顶二次风（OFA2），增加燃尽风燃烧器系统。燃尽风引自锅炉左右两侧大风箱，相应增加燃尽风箱、燃尽风挡板门、补偿器、风道。
2 低氮燃烧器改造后热态调试
马头热电分公司进行了低氮燃烧器热态调试，具体步骤如下：
（1）对现场习惯性运行工况测量。
（2）燃盡风摆角调试，根据主汽温度、再热汽温变化调整燃尽风摆角，观察燃尽风摆角对主汽温度、再热汽温的影响。
（3）二次风、燃尽风配风方式调整试验。锅炉在100%BMCR负荷工况下，炉膛出口氧量控制在3.0%～3.5%左右，周界风的挡板开度为10%，锅炉的二次风箱风压维持在合适的范围内，在调整燃尽风不同开度时，二次风风门整体进行调整，保证锅炉风量分配更加合理。
（4）变氧量燃烧调整试验。锅炉在100%BMCR负荷工况下，氧量变化由炉膛出口氧量来控制，各二次风的风门开度和燃尽风风门开度在优化后的条件下，观测炉膛出口氧量变化对氮氧化物排放的影响。
（5）磨煤机投运方式调整试验。在调整的最优配风条件下，在磨煤机不同运行方式下，观测对氮氧化物排放的影响。
（6）变锅炉负荷试验。在调整的最优配风条件下，炉膛出口氧量按试验最佳值选取，燃尽风按试验最佳值选取，各二次风的风门开度按试验最佳值选取，锅炉变负荷分别为100%BMCR、75%BMCR。
3 调试结果及分析
3.1 二次风、燃尽风配风方式调整试验结果分析
锅炉在75%BMCR以上运行工况下，炉膛出口氧量控制在3.0%～3.5%左右，周界风的挡板开度为25%，锅炉的二次风箱风压维持在合适的范围内，对燃尽风不同开度和二次分风门整体进行调整，以达到最佳合理优化配风方式，从而有效地控制了氮氧化物的排放量。
3.2 炉膛变氧量调整试验结果分析
锅炉在100%BMCR运行工况下，各二次风的风门开度和燃尽风风门开度在优化后的条件下，观测各二次风门开度和燃尽风风门开度优化后在同等条件下炉膛出口氧量变化对氮氧化物排放的影响。
3.3 磨煤机投运方式调整试验结果分析
在燃尽风不同开度和二次分风门合理优化配风方式下，观测在同等条件下磨煤机运行台数对氮氧化物排放量的影响。
4 根据试验结果确定的最佳调整方案
4.1 配风特性
在保证燃烧稳定的前提下，将主燃烧区部分二次风移至燃烬风区域，形成主燃烧区缺氧气氛，从而降低主燃烧区温度，减少氮氧化物生成量。主燃烧区未燃烬的碳，在燃烬区继续燃烧，整体火焰中心会上移。
4.2 调整原则
（1）给粉量采用均等配粉，正常情况下，给粉机及层操偏置均设为0。
（2）主燃烧区二次风（AA层至DE层）采用“正宝塔”配风方式，最低开度不小于10%。
（3）两层OFA二次风开度保持5～20%。
（4）SOFA1、SOFA2、SOFA3二次风采用“倒宝塔”配风方式，升负荷时先开上层，降负荷时先关下层。
（5）正常工况一次风周界风开度在5%；给粉机停运后应开至20%冷却喷口。
（6）三次风周界风：对应的排粉机停运时开至50%，对应的排粉机运行时，关至20%。
（7）氧量调整保持不低于3%。但氧量调整不可过高，氧量过高时煤粉在主燃烧区已燃烬，减弱燃烬风的作用，不能起到降低NOx的目的。
（8）为保证二次风刚性，保持大风箱压力高于0.2kPa。
（9）低负荷时，在保证一次风速满足的情况下，尽可能降低一次风量，以减少主燃烧区氧量。
（10）摆角调整时应对角调整，每次调整幅度不大于20%。
4.3 典型工况配风方式
5 结论
（1）低氮燃烧器改造后，通过热态调整试验，确定了最佳运行燃烧调整方案，是NOx排放量基本在500mg/Nm3以下。
（2）主汽温度、再热汽温度满足设计要求。
（3）锅炉效率在75%BMCR以上运行工况下基本保持在92%以上。
综上所述，锅炉低氮燃烧器改造后，不仅使NOx排放量大幅降低，并且在不同负荷下的热效率及主要参数均到达设计要求。
参考文献
[1]许进.浅析徐塘电厂300MW机组低氮燃烧器改造及其应用[J].中国科技信息，2013，（11）：135.
[2]潘明滨.300MW机组锅炉低氮燃烧器改造及其影响研究[D].山东大学，2015.
[3]西安热工研究所.燃煤锅炉燃烧调整试验方法[M].水利电力出版社，1974.
（作者单位：大唐河北发电有限责任公司马头热电分公司）