摘 要：在燃煤锅炉燃烧过程中，极易产生各类污染物，借助低氮燃烧器，能实现对污染物的有效缓解。对低氮燃烧器进行改造，会对加热炉运行产生重要影响。有必要深入考察低氮燃烧器改造对加热炉运行产生的影响，并探究促进加热炉燃烧效率实现大幅度提升的控制措施。本文简述了低氮燃烧器的含义，浅析了低NOx燃烧技术的概况，探究了低氮燃烧器改造对加热炉运行的影响，以期为低氮燃烧器改造提供借鉴。
关键词：低氮燃烧器；改造；锅炉运行
火力发电厂在电力生产过程中，会消耗大量的燃煤，并排放出各类污染物，诸如氮化物、硫化物以及粉尘等，会对生态环境造成严重的不良影响。随着环保意识的增强，相关部门日益重视加强对污染物排放的有效控制。借助低氮燃烧器能实现对NOx生成反应的有效抑制，进而有效减少NOx的实际排放量。同时，对低氮燃烧器进行改造，会对加热炉运行产生重要影响。
1 低氮燃烧器概述
低氮燃烧器，能对燃烧空气及燃烧头进行调节，以获取最佳的燃烧参数。燃烧器是燃煤锅炉的重要组成设备，对于保障燃煤稳定着火，并有效实现完全燃烧发挥着至关重要的作用。为有效抑制NOx的生成量，必须对燃烧器进行改进。近年来，低氮燃烧器研发取得了巨大进展。低NOx预燃室燃烧器是具有高效率，且低NOx的分级燃烧技术。预燃室通常由一次风或者二次风以及燃料喷射系统所构成，能快速将燃料和一次风进行混合，并在预燃室内部相应的一次燃烧区形成富燃料混合物，并形成缺氧条件，使部分燃料实现燃烧，在一次火焰区内，火焰温度相对较低，且具有贫氧环境，燃料析出挥发分，有效抑制了NOx的生成反应，进而减少了NOx的排放[1]。
2 低NOx燃烧技术浅析
在燃煤燃烧过程中，对低氮燃烧器进行采用，能实现对NOx实际生成量的有效控制。其原理如下：通常，將一次风分成两股，一股是浓相，一股是淡相。其中，浓相在内，与火焰中心更为靠近；淡相在外，与水冷壁更为贴近。浓相在内着火，火焰具有相对较高的温度，但相对缺乏较多的氧气比，因此能大幅度降低氮氧化物的生成几率；淡相在外燃烧，虽然具备相对较大的氧气比，但与火焰高温区域具有相对较远的距离，因而呈现出较低的火焰温度，所生成的氮氧化物量也相对较少[2]。
低氮燃烧器运行控制原则如下：①对过量空气系数以及氧气浓度进行有效降低，创造缺氧条件，对煤粉进行燃烧；②对燃烧温度进行降低，避免局部高温区的出现；③对烟气停留于高温区的实际时间进行有效缩短。低NOx燃烧技术具有25%到40%的脱硫效率，能在源头上，对NOx的生成进行有效控制，最终实现NOx的达标排放[3]。
3 低氮燃烧器改造对加热炉运行的影响
3.1 影响加热炉燃烧的稳定性
低氮燃烧器改造，主要对原有的三层燃烧器进行合并，进而构成集中的主燃烧区。改造后的低氮燃烧器具有集中的一次风喷口，同时将一次风分成了浓相和淡相，且对接力热回流环涡稳燃技术进行了采用。从燃烧过程尺度来看，对热力与动力不对称性原理进行了采用，使三种动涡实现了连续相扣。尤其是在喷口处，将煤粉热解并使之着火后，碳相应的着火燃烧区段所具备的三场特性能有效促进与炉中心相应的复合射流大涡实现复合连接。环涡内碳粒相应的内回流率相对较高，实现了在环涡内实际停留时间的有效延长，促进了环涡内碳燃烧实际发热量的大幅度提高，构成了热量主要的积累来源。环涡稳燃、着火、碳燃烧以及碳燃尽具有稳固的全过程链环。对机组运行实际情况进行考察，可知对低氮燃烧器进行采用后，相对减小了燃烧器喷口间距，进一步促进了燃烧区出现集中，在低负荷状态下，对劣质煤进行燃烧，有效增强了燃烧稳定性，并大幅度减少了火检大幅摆动的具体次数。同时，降低了燃烧不稳情况下实施投油助燃的具体次数，相比于同期锅炉，大幅度减少了煤质、燃烧等原因导致的灭火次数，促进了加热炉燃烧安全性的大幅度提高[4]。
3.2 影响再热汽温
对低氮燃烧器进行改造后，从整体上来看，燃烧器喷口出现了1米左右的下降，对于原有的三层燃烧器，将处于最小层的燃烧器作为标准，将其余燃烧器相应的标高实施下移，降低火焰中心，并减少受热面实际吸热量，进而降低出口汽温，对再热汽温产生了极为显著的影响。对低氮燃烧器进行改造后，相应的机前压力会在较大程度上影响再热汽温。机组协调具有调整缓慢的缺陷，压力跟踪及调整难以跟上，极易导致超调，并引发大幅度的汽温变化。另外，主燃烧器仅配置一组摆动火嘴，低氧燃烧要求会对一次风配比以及二次风配比造成限制性影响，进而限制了汽温调整的具体手段，并延长了调整时间，对机组效率造成了不良影响。为有效保障出口温度符合规定要求，在低负荷状态下，需对上层制粉系统进行采用，并在较高位置对火咀进行摆放，极易造成受热面出现超温[5]。因此，要有效避免受热面出现超温，并将出口温度有效限制在规定范围内，在此基础上对低氮燃烧器进行改造。基于调整试验，可知燃尽风相应的喷口呈现出向上摆动时，再热蒸汽会出现温度上升；若燃尽风相应的喷口呈现出向下摆动时，再热蒸汽会出现温度下降。在正常负荷状态下，若燃尽风相应的风口呈现出0″到10″的向上摆动时，蒸汽温度会出现10℃到20℃的提升。若燃尽风喷口摆角大于10″，蒸汽温度将不会呈现出明显提升。因此，要将燃尽风喷口摆角进行严格控制，使之保持在±15″之间，有效避免喷口出现较大范围的摆动，进而避免火咀销子承受过大的受力而出行拉折。另外，在有效保障安全供氧余度的基础上，在一定范围内，对氧气供给量进行调节，实现对再热蒸汽实际温度的有效调整。低氮燃烧工况下，通常，对氧量进行减少，汽温即会出现上升，反之，汽温即会出现下降。在调节过程中，应深入考察负荷大小，每次增减20Nm3/h到50Nm3/h间的空气供给量。若负荷较低，即实施较小的调节量。每次调节，要确保锅炉呈现出稳定状态后，深入考察气温变化具体幅度以及实际效果，在此基础上，确定是否继续对之进行调节，若缺乏显著效果，即可停止调节。
3.3 影响飞灰与锅炉效率
对氮氧化合物相应的生成机理进行考察，可知氮氧化合物实际生成量的影响因素主要包括燃煤特性、燃烧产物停留于高温区的实际时间、燃烧器相应的区段氧浓度以及火焰温度等。通常，通过以下两种途径对氮氧化合物的实际生成量进行降低：①对火焰温度进行降低，有效避免出现局部高温；②对过量空气系数以及氧浓度进行降低，营造缺氧条件对煤粉进行燃烧。对低氮燃烧器进行改进后，对燃烧器实施下移合并，构成集中的主燃烧区，并实施低氧燃烧，降低了过量空气系数，仅依赖顶层燃尽风实施燃烧，煤粉缺乏显著的燃尽效果，对飞灰实施在线采集，显示出偏大的飞灰。同时，为实现对再热汽温的有效维持，需对上层制粉系统进行采用，且一次风呈现出较大风压，而二次风辅助风缺乏充足的开度，产生了更多的飞灰。由于增加了锅炉飞灰，导致煤粉相应的不完全燃烧程度也随之增加，导致锅炉效率出现降低。另外，由于增加了飞灰颗粒以及飞灰量，导致尾部受热面相应的磨损程度随之增加，进而降低了其实际使用寿命。因此，对低氮燃烧器进行改造后，实施运行调整，要对飞灰进行合理控制，并实现对烟气出口含氮量的有效保障。若飞灰具有较大的含碳量，可将主燃烧区域内的二次风门进行有效开大，并将燃尽风门有效关小，在第一燃烧区确保煤粉与氧气实现充分混合燃烧，促进煤粉燃烬度的大幅度提高，并实现对锅炉所含飞灰量的有效降低[6]。
3.4 影響锅炉氧量
增强二次风供给的合理性，才能有效保障锅炉燃烧具备良好的稳定性。要将控制氧量作为主要依据实施运行调整。通常，一个负荷具备一个对应的最佳运行氧量，能在最大程度上降低排烟损失以及气体、固体相应的未燃尽损失之和，并呈现出最高的锅炉效率。在BLR运行方式下，对机组进行投入，受负荷波动频繁的影响以及送风调节未能有效跟上负荷变化，特别是在负荷快速提升的情况下，锅炉氧量较小，甚至呈现出负氧量，不仅会严重影响锅炉燃烧效果，且会导致脱硫效率出现降低。在负荷出现变动时，要强化对送风量的有效调节，特别是在对燃尽风开度进行调整时，要加强与各层相应的二次风门开度调整的有效配合，有效增强送风量的合理性，并对锅炉氧量进行有效维持，避免燃尽风门以及二次风门呈现出过小的开度而减小送风机处理，避免对锅炉以及送风机运行的安全性造成不良影响[7]。
3.5 影响炉膛结焦
对低氮燃烧器进行改造，采用了诸多手段，诸如一次风及二次风逆向射流、横向双区布置、纵向空气分级以及加装贴壁风等对炉膛受热面结焦进行控制。但在实际运行中，燃烧器喷口位置以及水冷壁在很大程度上仍存在结焦现象。特别是对下层制粉系统进行启动时，明显增大了对负压的影响，这表明主燃烧区缺乏良好的燃烧工况。主燃烧区主要是在缺氧状态下进行燃烧，因此，在水冷壁以及燃烧器附近具有严重的结焦现象，在对负荷进行降低的过程中，掉焦现象极为频繁，加剧了主燃烧区实际工况的恶化程度[8]。
4 结语
综上所述，低氮燃烧器改造，会影响加热炉燃烧的稳定性、影响再热汽温、影响飞灰与锅炉效率、影响锅炉氧量、影响炉膛结焦等。在对低氮燃烧器进行改造的同时，要加强与氧气脱硝技术的有效配合，进一步降低NOx的排放量，有效减少NOx排放对生态环境造成的不良影响。
参考文献：
[1]郭巍.低氮燃烧器改造对锅炉运行的影响[J].山东工业技术，2015（17）：42-43.
[2]马笑宇.300MW燃煤锅炉低氮燃烧器改造解析及运行调整[J].科学技术创新，2013（13）：56-57.
[3]刘裕，王玉良，张海强.低氮燃烧器改造对锅炉运行的影响研究[J].石化技术，2018（3）.
[4]张学军，田松峰，尹丽辉.350 MW锅炉低氮燃烧器改造后运行分析与研究[J].华北电力技术，2016（2）：54-58.
[5]郭跃武.低氮燃烧器改造对锅炉经济运行的影响[J].电工技术，2016（9）：00139-00140.
[6]李春元.670T/h锅炉低氮燃烧器改造及运行经济性[J].华东科技：学术版，2017（5）：293-293.
[7]武帅.低氮燃烧器改造对锅炉性能影响的研究[D].吉林：东北电力大学，2016.
[8]李士强，王锋.国电山东石横发电厂#4机组低氮燃烧器改造及对锅炉运行的影响[C]//.火电行业化学.2013.