低氮燃烧器对锅炉运行的影响

从很多电厂低氮燃烧器改造情况来看，普遍存在汽温（尤其是再热汽温）偏低，飞灰可燃物偏大的情况。

主要受影响因素是锅炉的设计情况及燃用煤质。通过燃烧调整、二次风配比、SOFA风配比，部分厂汽温参数基本达到了设计值，飞灰可燃物有明显降低。他们报告说，减少过量空气与微调锅炉可以达到多达39％的NOx排放。 低氮燃烧器改造后，炉内温度场的变化将会对炉膛出口烟温及汽温特性产生较大影响。这主要表现在以下两个方面：

1、纯从燃烧角度来讲，锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造之后，燃烧延迟，火焰中心上移，炉膛出口烟温上升，锅炉的过热汽温、再热汽温上升。

2、锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造之后，主燃区的温度下降较多，炉内温度分布更加均匀。水冷壁的沾污结渣情况会有很大改善，炉内水冷壁吸热增强，炉膛出口烟温下降，锅炉的过热汽温、再热汽温下降。 锅炉低氮燃烧改造之后的汽温特性变化情况主要受以上两个因素影响，哪个因素的影响占主导地位主要取决于锅炉的设计情况及燃用煤质情况。低氮燃烧器是基于轴向动力学特征跟燃料分段补给道理，运用涡旋与非流线形体联合感化的后果，使燃料及助燃气氛散布平均，同时实现燃料与气氛的超级混杂，从而使火焰温度平均，降低热力型NOx的发生。 从各厂空气分级低氮燃烧器运行情况来看，采用设计煤种，随着分离燃尽风（SOFA）风量的增加，主燃区过量空气系数降低，过热器温升、再热器温升均有较大增加。

在过量的空气控制程序中，很多燃烧器厂家在燃烧的初始阶段到燃料的空气（氧气）d导致NOx形成减少。随着氧含量的降低，燃烧可能变得不完整，灰分中未燃碳的量可能增加。此外，蒸汽温度可能降低。将初级区域中的氧气减少至非常低的量（

微调锅炉设置包括磨机平衡，空气调节调节，空气和煤流量平衡，调整点火配置和改进工厂控制系统。

Levy等人（1993）发现，控制不同燃烧器倾斜角度以控制蒸汽温度和改变氧气流量，在不同燃烧器负荷下的磨机负载和空气配置设置也可以有助于减少NOx的形成。他们报告说，减少过量空气与微调锅炉可以达到多达39％的NOx排放。但是，他们也发现，微调锅炉可能会导致热量的增加。由于烟气再循环，燃烧烟气的热容量大，燃烧温度降低，NOx减少。他们得出结论，必须解决几个维护和操作问题。这些包括研究持续的低氧运行对水壁浪费的影响以及燃烧器桶可能由于火焰前沿的接近而可能受到的损害。

为了满足加工行业的需求，高负荷燃烧器被开发出来，以满足在负荷摆动期间仍然在线的燃烧器，并且可以快速改变燃烧率以满足新的负荷要求。通常情况下，在低负荷时，燃烧器会自行关闭，容器中的蒸汽量将处理小的蒸汽需求量。当主蒸汽负载回来时，低氮燃烧器会启动并调节到一个较高的速率来处理新的负载。问题是需要花费大约2分钟的时间才能完成安全启动程序，然后达到高速蒸汽，到那时蒸汽压力可能下降到这个过程不能正常工作的程度。从去年起我国北京、郑州、成都等地开展燃气锅炉低氮改造工程，并制定了燃气锅炉氮氧化物排放标准。HTD燃烧器在这些低负载下不能循环，但仍然在运行，随着负载的增加，它会立即调整到更高的速率以匹配负载并保持蒸汽压力。这确保蒸汽压力保持恒定并支持工艺要求。

对于过程工业而言，这是首要的考虑因素，因为保护过程的成本远远超过蒸汽产生的成本。对于其他应用程序，还有一些好处可以使这个刻录机非常有吸引力。常见的项目是简单的成本回报，通过减少开关循环。每次燃烧器启动时，必须清除炉子（作为安全措施，清除可能从泄漏的气体阀门进入的任何燃料气体）约90秒，其中迫使大量空气通过容器清理可能在炉内的燃料气体。当这种冷空气通过容器时，它被锅炉加热到与蒸汽或热水的温度大致相同的温度，然后这个吹扫空气被排出堆放到环境中。分级燃烧器通常能够将NOx在全火范围内控制到65毫克，极限大约在40毫克左右，进一步降低NOx排放可能导致燃烧不稳定，或者牺牲可调比等弊端。加热这种吹扫空气的能量消失了，当低氮燃烧器重新启动时，它将需要弥补这个损失的能量加上负载所需的能量。这种开关循环可以每小时发生20次，并且可能成为应用程序的主要能量损失来源。使用高对比燃烧器可以大大减少或消除开关循环和相关的能量损失。燃烧器厂家应该很明白这一点！

煤在燃烧过程中生成NOx的途径有三个：（1）热力型NOx，是空气中氮气在高温下氧化生成的NOx，一般在1300℃以上生成，占总量的10～20%；（2）燃料型NOx，是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解之后又氧化而形成的NOx，占总量的75～90%；（3）快速型NOx，是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢原子团反应而形成的NOx，其所占比例很小。基于炉内脱氮的低NOx燃烧技术针对NOx的形成受温度、氧量的影响极大这一规律，通过改进燃烧方式避开使NOx大量生成的温度区间，从而实现NOx的减排。低NOx煤粉燃烧系统设计的主要任务是减少挥发分氮转化成NOx的量。燃料型NOx为煤中的有机氮氧化生成的，生成温度低于热力型，但与氧的浓度关系密切，煤粉与空气的混合过程也对其有显著影响。正因如此，降低燃料型NOx的主要方法是建立早期着火和使用控制氧量的燃料/空气分级燃烧技术，尽可能地使燃烧过程偏离生成NOx的化学当量比，降低NOx的排放量。锅炉设计中，影响NOx排放值的因素主要有三部分组成。首先是炉膛轮廓选型，包括炉膛容积热负荷、断面热负荷、燃烧器区域热负荷、上排燃烧器至屏下的距离、下排燃烧器距灰斗的距离等设计参数，合理的炉膛轮廓选型，是控制燃烧温度和为采取其它必要的低NOx燃烧技术提供所必须的时间和空间的条件，以保证在采取这些措施：一是不会过多地影响燃烧效率；二是整个炉膛的燃烧***，包括一、二次风速和风率（对于切圆燃烧还有一、二次风正切(CFS－Ⅰ)和反切(CFS－Ⅱ)，假想切圆直径的大小），空气整体分级（CCOFA﹨SOFA），一次风的集中或分段布置等，其目的是实现空气分级并防止因空气分级而导致炉膛结渣和燃烧效率降低；三是燃烧器本身的结构，合理的结构有利于实现燃料分级、空气分级和提前着火。来自北京的一位FGR燃气锅炉用户表示，他们在更换为方快FGR低氮燃气锅炉后，操作更加简单智能，燃气费用较原来的锅炉每个月节省10万元以上，原来担心成本增加没想到比原来还更省了。所有这些因素主要根据煤质来决定，在锅炉设计中已经全部完成。