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目前被大家公认,并已在各燃煤机组锅炉上广为应用的降NOx方法,主要是燃烧中脱氮的低氮燃烧技术加燃烧后脱氮的烟气脱硝技术;燃烧中脱氮是根据NOx的生成机理采取的低氮燃烧技术主要是:低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等,该技术的主要机理就是将燃烧器通过纵向布置形成氧化还原、主还原、燃尽三区,对于四角切圆燃烧锅炉还可通过横向双区布置形成近壁区和中心区两个区域,从而实现燃料与配风在炉膛内分区、分级、低温、低氧燃烧,降低煤粉燃烧过程中NOx生成量。从2011年至今,该低氮燃烧技术在全国的燃煤锅炉上大范围应用,通过改造和运行优化,NOx减排量可达30%—70%,对于四角切圆燃烧锅炉NOx的排放浓度可由原来的400-600mg/m3降为200mg/m3以内,对冲燃烧锅炉NOx的排放浓度可由原来的500-700mg/m3降为370mg/m3以内,“W”火焰燃烧锅炉NOx的排放浓度[3]可由原来的1100-1300mg/m3降为800mg/m3以内。目前,局限于低氮燃烧技术研究和发展,且该技术很短时期内在在运锅炉上快速、集中、大量的应用后,其技术尚未来得及进行消化吸收、优化改进等,笔者针对产生的问题和应对措施进行探讨。

定制燃烧器管式炉要采用高炉煤气替代焦炉煤气,必须要有安全、高效的燃烧器。通过对高炉煤气燃烧特性数据的分析,得出以下结论:高炉煤气最大的缺点是燃烧稳定性差,易熄火。因此,在研制高炉煤气燃烧器的过程中,如何确保安全、有效地使用高炉煤气,是关键所在。一氧化碳是高炉煤气中的主要可燃成分,占可燃成分90%以上。它是一种无色、无味的有毒气体,属于高度危害。燃烧器生产厂家由于高炉煤气着火温度比焦炉煤气高,着火浓度范围窄,一旦出现压力波动使燃烧器脱火,造成炉内熄火,煤气外泄,就会酿成重大安全事故。因此,防止熄火是本项技术的关键。

当前,我国雾霾防治形势逼人,尽管雾霾产生的成因尚未完全研究清晰,但在社会舆论的压力和国家日益严格的节能减排政策面前,电力行业节能减排的压力不断增大,而燃煤发电机组在相当长的一段时期内仍然是我国发电行业中的主力,对于环保部最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011),即从2014年7月1日起,现有火力发电锅炉要达到标准规定的排放限值,燃煤发电企业纷纷进行环保设施的改造,如锅炉低氮燃烧器的改造,改造后降低NOx的排放取得较好效果,但也给锅炉安全、稳定和经济运行带来了一定的影响。

低氮燃烧器改造后,虽然NOx降幅很大,但即使在燃用同一煤种时,飞灰可燃物升幅也较大。主要是低氮燃烧技术采用低温、低氧燃烧,主燃区的温度下降较多,控制和推迟煤粉的着火,并降低着火区的氧量,使煤粉燃烬能力下降,燃烧过程延长,飞灰和炉渣可燃物增大。有的改造时,改变了燃烧器一、二次风喷口和燃尽风喷口的面积,造成二次风与一次风的混合延迟,不利于煤粉气流的着火和燃烧。根据已改造锅炉试验数据表明,对于四角切圆燃烧锅炉飞灰可燃物升幅为0.5—1个百分点,对冲燃烧锅炉飞灰可燃物升幅为1—1.5个百分点,“W”火焰燃烧锅炉飞灰可燃物升幅为2—4个百分点,影响锅炉效率下降0.4—1.6个百分点。