摘 要：近来年，随着雾霾现象的日益严重，我国越来越重视大气污染的治理。习近平总书记多次发表讲话，指出：“持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战”。火电厂属于大气污染的源头之一，在“蓝天保卫战”中，对火电厂锅炉低氮燃烧技术进行改造，使其运行更加科学，减少氮氧化合物的排放，从而实现对空气污染物排放有效控制的目的。
关键词：火电厂锅炉;低氮燃烧技术改造;运行;优化策略
1 前言
近年来，随着我国社会经济的发展，对电的需求量越来越多，火电厂建设越来越多，同时，汽车的保有量越来越多，这些都是空气污染的主要源头，由此导致我国的雾霾天气频发。针对这种现象，习近平总书记多次发表讲话，提出了“蓝天保卫战”行动，指出要从源头防治，持续实施大气污染防治行动。火电厂燃烧发电排放的烟气中含有大量的氮氧化合物，是大气污染的主要成分。针对火电厂燃煤锅炉的烟气排放问题，国家制定了一系列政策和控制性指标，如何落实这些政策和指标，就成为火电厂面临的重要课题。目前，火电厂低氮燃烧技术改造项目成为解决该问题的关键。接下来，本文就对此进行详细的阐述。
2 低氮燃烧技术的概述
根据分析我国火电厂燃煤锅炉排放的烟气，其排放的大气污染物主要是氮氧化合物，而我国政府制定的控制型指标也是针对氮氧化合物的，因此，火电厂必须降低其排放烟气中的氮氧化合物NO[x]，而低氮燃烧技术就是先对煤炭进行脱氮，然后在锅炉中进行低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧，并针对燃烧过程中排放的烟气使用脱硝技术，从而有效降低火电厂氮氧化合物的排放。其中锅炉中的燃烧器分为氧化还原、主还原以及燃尽区三个部分，根据不同型号锅炉的不同形态，我们可以随意调整其中燃烧器摆放的位置，尽量使脱氮的燃料在配风支持下进行分区、分级、低氧以及低温燃烧，从而有效降低脱氮燃料在燃烧中氮氧化合物的排放，实现燃料的清洁燃烧。
3 氮氧化合物治理的现状
根据国内外相关研究人员对氮氧化合物成分、生成机理、危害以及降氮氧化合物技术的研究，我们大致上将氮氧化合物分为热力型、燃料型以及快速型三种，这三种类型中，热力型NO[x]是在锅炉内因局部高温才生成的，其生成量对大气污染构不成威胁，而且我国相关的研究者经过研究分析，也确定了我国火电厂燃煤锅炉燃烧过程中产生的氮氧化合物主要是燃料型NO[x]因此，我国火电厂使用的低氮燃烧技术也主要是针对该类型的氮氧化合物，其方法分为三个阶段：燃烧前、燃烧中和燃烧后对排放气体的处理。其中，燃烧前技术主要是脱氮技术，在燃料投放进锅炉前，将其转化为低氮性质的有机燃料，但这种脱氮技术相对而言较为复杂，难度较高且成本很高，我国目前正在研究，暂未将该技术投入到使用中。燃烧中的脱氮技术主要是抑制氮氧化合物的生成，并通过一定的技术再将燃烧中生成的氮氧化合物进行还原反应。燃烧后的脱氮技术即是烟气脱硝技术，当前，我国火电厂对于排放的烟气进行脱氮处理，主要是采用选择性催化还原方法、非催化还原方法和液体吸收方法等来实现的。
4 火电厂锅炉低氮燃烧的改造方案
4.1 选择合适的燃烧器
在火电厂锅炉低氮燃烧技术改造中，选择适合的燃烧器是改造的关键所在。就目前我国火电厂使用的锅炉燃烧器来看，主要有两种类型：其一是水平型浓淡燃烧器，其二是垂直型浓淡燃烧器。其中水平型的浓淡燃烧器，主要是针对水平方向投放的煤粉作浓淡分离处理，使其射流能够偏向锅炉的中心位置，而且这种型号的燃烧器具有较强的径直卷吸能力，在燃烧时具有显著的“风包煤”效果，炉内脱氮效果很好，在我国的火电厂中具有广泛的应用;而垂直型浓淡燃烧器则是针对从垂直方向投放的煤粉，对其作浓淡分离处理，在实际的使用中，我们通过调整燃烧组垂直的方向，也可以实现燃烧区内有机煤粉的宏观浓淡分离效果。在选择时，应根据该厂的地理位置、实际情况以及使用煤粉的情况进行选择，以保证燃烧后产生的氮氧化合物排放量达到国家规定的标准。
4.2 对现有燃烧器的改造
首先应按照国家规定的燃烧器标准高度，以及固定四角风箱、风道和挡板风箱的位置进行调整，然后将全部的一次风燃烧器即喷口、喷嘴体和弯头更换为符合要求的部件，然后因地制宜、因煤制宜、因炉制宜，对燃烧器进行改造，使其被改造成浓淡型燃烧器，使投放的燃料燃烧得更为彻底。
其次，改造处于四层位置上的二次风口，并用贴壁风喷口更换在三层和二层的二次风喷口，使供给水冷壁的表面具有充足的氧气，以此避免燃烧器内部因高温而出现腐蚀现象或产生结渣现象。
最后，在改造剩余的二次风喷口射流方向，以及一次风喷口的射流方向，使其保持10°这一固定角度，以此确保前期投放的缺氧燃料能与后期供给的氧气充分混合，实现清洁燃烧。
4.3 OFA喷口的设计改造
OFA是锅炉燃烧系统中一种结构简单而有广泛使用的喷口。在火电厂进行锅炉低氮燃烧改造的过程中，技术改造人员应注意对原锅炉燃烧器OFA喷口的设计改造问题，避免该喷口无法很好地控制锅炉内的气流，无法降低锅炉出烟口温度的偏差。因此，技术改造人员应根据改造后锅炉燃烧器的技术参数，利用耐热板对其进行封堵，或者进行设计改造，从而保证锅炉燃烧器内的空气可以充分进行分级燃烧，有效地降低燃烧过程中生成的氮氧化物，保证燃料燃烧的效率。
5 火电厂锅炉低氮燃烧运行的优化方案
5.1 对一次风、二次风和周界风进行优化调整
在火电厂锅炉燃烧的过程中，生成的氮氧化合物浓度会随着燃尽区的风量变化而产生变化，通俗来讲，燃尽区的风量越大，锅炉内氧气的含量就会越低，产生氮氧化物的浓度也就会越低。而通过对不同功率机组的运行进行调节，以及对正宝塔或倒宝塔的配风方式进行对比分析，我们发现：使用倒宝塔进行配风，锅炉燃烧器在运行中氮氧化合物产生的量较低，这样可以在很大程度上降低火电厂排放烟气中的氮氧化合物，降低大气的污染状况。因此，在锅炉低氮燃烧的过程中，我们应设置各层二次风的开度保持在0.7以下，而上层的二次风开度则应小于0.35，此外，各层的周界风开度应控制在0.15到0.2之间。具体优化调整的方案，各火电厂应根据自身的实际情况合理进行调整。
5.2 燃烧器的摆角和燃尽区风量的优化调整
根据分析低氮燃烧过程中生成氮氧化合物的數量，我们发现，燃烧器的摆角和燃尽区风量的大小对生成氮氧化合物具有极大的影响，对其进行优化调整十分重要。通过向上倾斜调整燃尽风的角度，有效降低了锅炉两侧温度的差别，提升了摆角在运行中工作的效率。此外，通过增大燃尽区的风挡板，能有效降低氮氧化合物的排放量，并降低飞灰的数量。
5.3 炉内含氧量的优化调整
为保证锅炉内燃料的充分燃烧，实现清洁低氮燃烧，我们在低氮燃烧的运行中，还要控制锅炉内的含氧量，因为含氧量越少，产生的氮氧化合物就越少，其排放量就越低。但同时，随着氧气的降低，飞灰可燃物却不断增加，经过实验研究，锅炉内的含氧量保持2.5%到3.5%之间为最佳，既能降低氮氧化合物的产生量，又能确保燃烧的效率和质量。
6 结束语
对火电厂锅炉低氮燃烧进行改造，使其运行更加科学合理，对于降低氮氧化合物的产生量与排放量十分重要，对于打赢蓝天保卫战具有重要的价值和意义。本文就分析了火电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化的策略，希望能给相关人士的研究提供参考。
参考文献：
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