摘要：通過(guò)對(duì)某電廠一臺(tái)六角切圓燃燒鍋爐采用空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造后的空氣動(dòng)力場(chǎng)分布情況以及該爐改造前后熱態(tài)運(yùn)行情況的介紹，說(shuō)明燃用褐煤的六角切圓燃燒鍋爐采用空氣分級(jí)燃燒技術(shù)可以有效抑制爐內(nèi)結(jié)渣，減少NOx的生成，實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒。

關(guān)鍵詞：空氣分級(jí)；六角切圓燃燒；低NOx；穩(wěn)定燃燒

中國(guó)煤炭資源豐富，能源的生產(chǎn)和消費(fèi)歷來(lái)以煤為主，在中國(guó)電力工業(yè)中燃煤發(fā)電約占總發(fā)電量的75%。

某電廠6號(hào)爐為200MW六角切圓燃燒鍋爐，燃用褐煤。該鍋爐自投用以來(lái)，經(jīng)運(yùn)行調(diào)整已取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，但結(jié)渣問(wèn)題一直困擾著廠方。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日漸關(guān)注，減少煤在燃燒過(guò)程中NOx生成量也已成燃煤鍋爐燃燒器設(shè)計(jì)改造過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。因此，為了解決困擾多年的結(jié)渣問(wèn)題，降低燃燒過(guò)程中NOx的生成量，對(duì)該鍋爐在現(xiàn)有燃燒器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造。本文著重介紹了該爐空氣分級(jí)改造后的冷態(tài)模化實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行結(jié)果，為燃用褐煤的六角切圓燃燒鍋爐減少結(jié)渣，降低NOx排放量提供一定的參考。

1  空氣分級(jí)燃燒技術(shù)

空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是目前中國(guó)使用較為廣泛的低NOx燃燒技術(shù)。分級(jí)燃燒技術(shù)是通過(guò)改變送風(fēng)方式，控制爐內(nèi)空氣的分布，使煤在著火階段缺氧，降低NOx的生成量，未燃燼的碳粒在爐膛上部的燃燼區(qū)與燃盡風(fēng)混合并燃燒完全。

爐內(nèi)空氣分級(jí)燃燒的實(shí)現(xiàn)形式主要有2種，即軸向空氣分級(jí)燃燒和徑向空氣分級(jí)燃燒。軸向空氣分級(jí)燃燒將燃燒所需的空氣分兩部分送入爐膛：一部分為主二次風(fēng)，約占總二次風(fēng)量的70%-85%；另一部分為燃盡風(fēng)（OFA Over Fire Air），約占總二次風(fēng)量的15%-30%。因此，爐膛內(nèi)的燃燒分成3個(gè)區(qū)域，即熱解區(qū)、貧氧區(qū)和富氧區(qū)。徑向空氣分級(jí)燃燒是在與煙氣流垂直的爐膛斷面上組織分級(jí)燃燒，它是通過(guò)將二次風(fēng)射流部分偏向爐墻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。徑向分級(jí)燃燒不僅可以使主燃區(qū)處于還原性氣氛從而降低NOx的排放量，還可使?fàn)t墻附近處于氧化性氣氛，從而可以避免水冷壁的高溫腐蝕以及因還原性氣氛使灰熔點(diǎn)下降而導(dǎo)致的燃燒器附近的結(jié)渣。

2  鍋爐原型

所改造鍋爐為六角墻式布置切圓燃燒，鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)尺寸的高、寬、深分別為43.7m、13.66m、11.66m，如圖1 所示。根據(jù)其在運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題，具體改造如下：

（1）將每組燃燒器的三層一次風(fēng)全部改為百葉窗式水平濃淡燃燒器；

（2）將每組燃燒器的兩層中部二次風(fēng)關(guān)掉，以降低煤粉燃燒初期的氧量，減少中部二次風(fēng)供風(fēng)量，減少的風(fēng)量經(jīng)上部的燃盡風(fēng)噴口送入爐膛；

（3）為減少燃燒初期氧量，將原中二次風(fēng)口偏轉(zhuǎn)二層，偏離原燃燒器切圓中心線約7°，加大切圓直徑；

（4）在燃燒器上方約1m左右的位置增設(shè)一層燃燼風(fēng)口，流通截面占原有二次風(fēng)口流通截面的15%左右，氣流方向和偏轉(zhuǎn)后的二次風(fēng)氣流相同。燃燒器改造前后的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該爐配風(fēng)情況見(jiàn)表1。

3  改造結(jié)果分析

3.1  冷態(tài)�；瘜�(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表2中給出了根據(jù)相似模化理論所計(jì)算的各噴口冷態(tài)�；俣取�

圖3中所示的是冷態(tài)�；囼�(yàn)時(shí)爐內(nèi)流場(chǎng)煙花示蹤情況。

從圖3可以看出，在100%ECR時(shí)停用5號(hào)磨煤機(jī)，氣流在爐膛內(nèi)部旋轉(zhuǎn)形成橢圓型切圓，爐膛內(nèi)氣流分布均勻，切圓圓心沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重偏移。對(duì)比圖3中的照片1、照片2和照片3可以觀察到，一次風(fēng)氣流形成的實(shí)際切圓與二次風(fēng)相比較小，中一次風(fēng)由于上下兩層二次風(fēng)均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，切圓較下一次風(fēng)大，但從照片1和照片2可以看出，中一次風(fēng)的切圓小于偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)切圓，所以能夠在主燃區(qū)形成了空氣在外，煤粉在內(nèi)的“ 風(fēng)包粉” 結(jié)構(gòu)，有效減少一次風(fēng)粉氣流對(duì)爐膛壁面的直接沖刷，減少燃燒區(qū)域的結(jié)渣現(xiàn)象。二次風(fēng)改造偏轉(zhuǎn)后，由于二次風(fēng)切圓的增大，使一次風(fēng)背火側(cè)的補(bǔ)氣條件有所改善，能夠減緩一次風(fēng)射流發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)間，從而使大量煤粉顆粒直接進(jìn)入爐膛中心主燃區(qū)，有利于提高燃燒效率。

3.2  改造前后鍋爐運(yùn)行情況

鍋爐燃燒器改造前后熱態(tài)運(yùn)行情況詳見(jiàn)表3。通過(guò)對(duì)比表3中改造前后鍋爐運(yùn)行情況，可以看到燃燒器改造前后，鍋爐總體情況得到改善，鍋爐的機(jī)械未完全燃燒損失降低，排煙溫度降低，排煙熱損失減少，煤粉燃燒情況好轉(zhuǎn)，飛灰可燃物含量大大降低，燃燒效率提高，特別是NOx排放量由改造前的598.5Mg/m3減少到359Mg/m3，充分說(shuō)明合理采用分級(jí)燃燒可以有效地降低燃燒過(guò)程中NOx的生成量，使NOx排放量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)大容量褐煤鍋爐進(jìn)行爐內(nèi)分級(jí)燃燒技術(shù)改造可以提高鍋爐的熱效率，降低NOx排放量，減輕爐內(nèi)結(jié)渣。

4  結(jié)論

根據(jù)對(duì)某電廠6號(hào)爐在運(yùn)行過(guò)程中結(jié)渣、NOx排放量較高的現(xiàn)象，采用爐內(nèi)空氣分級(jí)燃燒技術(shù)進(jìn)行改造，利用偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)和水平濃淡燃燒器實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)空氣徑向分級(jí)，增設(shè)頂部燃燼風(fēng)（OFA）實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)空氣的軸向分級(jí)，在改造后的鍋爐上進(jìn)行了冷態(tài)�；囼�(yàn)，試驗(yàn)表明：

（1）爐內(nèi)空氣分級(jí)改造后，爐內(nèi)仍具有分布較好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，切圓未發(fā)生嚴(yán)重偏移。

（2）將兩層中二次風(fēng)偏轉(zhuǎn)7°，燃燒器改為水平濃淡燃燒器后，爐內(nèi)主燃區(qū)二次風(fēng)氣流的切圓直徑大于一次風(fēng)切圓直徑，形成了空氣在外，煤粉在內(nèi)的“風(fēng)包粉” 結(jié)構(gòu)，有利于在靠近水冷壁處形成氧化性氣氛，防止結(jié)渣。

（3）將主燃區(qū)一部分空氣從新增設(shè)的頂部燃燼風(fēng)（OFA）噴口噴入，可以使主燃區(qū)進(jìn)行貧氧燃燒，有效減少NOx生成量，未燃盡的的煤粉顆�？衫庙敳咳紶a風(fēng)來(lái)進(jìn)一步燃盡，保持燃燒效率。

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