沈忠明 叶飞 钱晓峰
摘 要：在火电厂中，燃煤锅炉是将生物能转换为热度的重要工具，而随着锅炉燃烧就会将燃烧材料中的有毒气体释放出来，如氮氧化物等，既影响厂内员工的身体健康，又影响周边的环境质量。那么，这就需要厂商采用一些特殊措施，并且逐渐更新厂内传统的燃煤锅炉技术，如空气燃烧技术等，从而可以达到燃煤锅炉低氮燃烧的效果。该文对燃煤锅炉低氮燃烧优化策略进行分析，以期实现提高火电厂中燃煤锅炉生物能转换效率的目的。
关键词：燃煤锅炉 低氮燃烧 炉膛压力 优化
中图分类号：TK229.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）08（a）-0064-03
Analysis of Low Nitrogen Combustion Optimization Strategies for Coal-Fired Boilers
SHEN Zhongming YE Fei QIAN Xiaofeng
（Zheneng Jiahua Power Generation Co.， Ltd.， Jiaxing， Zhejiang Province， 314000 China）
Abstract： In thermal power plants， coal-fired boilers are an important tool for converting biomass into heat， and as the boiler burns， toxic gases in the burning materials will be released， such as nitrogen oxides， which affects the employees of the plant. Physical health also affects the surrounding environmental quality. Then， this requires the manufacturer to adopt some special measures and gradually update the coal-fired boiler technology in the plant， such as air combustion technology， so as to achieve the effect of low-nitrogen combustion of the combustion boiler. This paper analyzes the optimization strategy for low-nitrogen combustion of coal-fired boilers in order to achieve the purpose of improving the efficiency of biomass conversion of coal-fired boilers in thermal power plants.
Key Words： Coal fired boiler; Low nitrogen combustion; Furnace pressure; Optimization
当前，我国正处于第三产业迅速上升地位的时刻，第三产业比重迅速上升，占据了经济发展的重要比重，相应的，工业生产逐渐呈现出下滑的经济形势和经济地位。一方面是由于社会转型的需求，另一方面是由于环境因素的驱使，正是由于20世纪我国滥采滥用，导致出现生态资源损失严重的问题，使得如今仅能通过开发探取新的节能型资源使用来降低对环境的污染程度。而低氮燃烧是能够解决这一问题的重要方法之一，低氮燃烧可以释放出极少量的氢气，所以可以作为节能型资源，从而在一定程度上起到可以降低发电污染的目的。
1 空气分级燃烧技术
1.1 可以影响空气分级燃烧技术正常实施的因素
第一，如果已经在锅炉燃烧中使用空气分级燃烧技术，那么当输送二次燃料时，就必须要从锅炉的上方进行输送燃料。不过，正是由于该项操作，导致二次燃料会在锅炉中短时间内引燃其他燃料，这就容易造成资源的浪费的问题。那么，从当前投入生产使用的二次燃料种类来看，燃料主要包括天然气、煤、油等材料。而从这些材料的使用效率来看，天然气是最佳的二次燃料的选择，因为天然气的主要成分为甲烷，而甲烷对于城市使用能源而言，是效果良好的节能资源。并且，当天然气被当作二次燃料燃烧后，会生成极少的氮氧化物，从而有效降低对大气环境的污染程度，这种现象是由于该氮氧化物中氮成分的含量较低产生的。据不完全统计，天然气中本身仅含有2%左右的氮成分，所以其二次燃烧后生成的氣体既不会对周边环境造成较大空气污染，又能够在充分燃烧后不会出现难燃的残留物质的问题。
1.2 注意再燃燃料的输送时间
一般情况下，需要在主燃烧区刚刚结束燃烧时，就应该直接将再燃燃料喷入锅炉中，这样才能在最高温度处充分发挥还原反应的作用，使其生成的更多的氮氧化物。并且，在使用空气分级燃烧技术时还需要注意在输送再燃燃料时，不能将其与一次燃烧区隔离较近，因为如果再燃燃料接近一次燃烧区时，就会导致再燃燃料中过多的氧气直接吸入进还原区，这样就会直接提升还原区中的空气系数，从而降低了再燃燃料的燃尽效率。
2 氮氧化物的形成机理及控制现状
在一般情况下，煤炭燃烧过程中会产生大量的气体。例如，一氧化氮、二氧化氮等，而且这几种气体的含量非常高。因此，在工业技术中低氮技术对应需要解决的就是煤炭燃烧过程中的氮气体排放问题，需要控制一氧化氮、二氧化氮等的排放量以及排放标准。在煤炭燃烧过程中产生氮氧化物的主要方法有3种：首先，空气中的氮在高温下被氧化形成氮氧化物。其次，燃料中的氮化合物在燃烧过程中容易遇热容易被热分解并被氧化形成氮氧化物。最后，空气中的氮与燃料中的烃离子基团反应也会形成氮氧化物。从这3种情况来看，氮氧化物的形成与多种因素有关。
3 对于锅炉燃烧器的调节运行
首先，在空气分级燃烧技术中，主要是通过对锅炉设施中本身含有的低氮燃烧器及时进行改造，使其转化为水平或垂直浓氮燃烧器，因为这两种燃烧器是有效地降低氮氧化物排放量的燃烧设备。比如，垂直浓氮燃烧器就是主要通过垂直方向进行浓氮燃烧，而在高燃烧器的出口处本身就有稳定的回流效果，使得可以将产生的氮氧化物进行分离，又可以将燃烧火焰控制在一定范围内，从而使得锅炉处于持续稳定的状态。而垂直浓氮燃烧器的燃烧特点，主要有以下两个方面：第一，在垂直浓氮燃烧中，由于锅炉内的温度会随着煤粉浓度的增加而降低，这就使得燃烧着的火的热度也会降低，并且时间越短传播效率越高，这就说明煤粉的质量是决定火焰燃烧效率的关键。第二，在垂直浓氮器中的高煤粉和低煤粉会分别收到氧气和燃料的不足，两者最终生产的氮氧化物含量较少。那么，这就说明即便拥有垂直或水平浓氮燃烧器，如果不能合理调节，同样不能发挥积极作用。所以，这就需要企业在选择锅炉燃烧器时，不能盲目选择，既要掌握将锅炉内的浓氮煤粉清除，又要掌握燃烧器的参数、分离比例等详细数据，这样才能最终确保锅炉的燃烧质量。
4 对锅炉的炉膛压力进行调节
炉膛压力主要是由锅炉因燃烧高温产生的炉内负荷，而在对其进行调整时，首先，需要按照企业处理炉内负荷的具体原则制度进行处理。需要注意的是，在处理过程中不能急于求成，尤其在处理粉末状的煤炭材料时，需要让其充分地燃烧在炉膛内，这样就可以将资源利用最大化。其次，如果需要人工降低炉内负荷，那么一定要讲究撤出顺序，必须在去除炉膛内煤炭之后才可以按停供风设备。而相反的，如果要人工负荷，那么需要先加大供风设备功率，然后才能往炉膛内送煤。这样循环往复的操作，既不会对锅炉炉膛造成损失，也不会影响生产效率。那么，为了避免锅炉炉膛处于高压负荷下，这就需要工作人员时刻关注通风量和配比数额的变化，否则在高压负荷下的煤炭就会出现结焦的情况，这就直接降低锅炉的产能。由此可见，锅炉炉膛压力在各个锅炉区域内都有不同的压力表现，那么只有合理地控制好通风量和配比数额，以及炉内风量频率等数值，这样就可以有效地降低煤炭对锅炉炉内造成的污染程度。
5 对锅炉燃烧器的摆角和燃尽风进行调节
首先，在空气分级燃烧技术中的关键因素中，主要是指氮氧化物的生成量。而为了可以避免在技术中出现温差问题，这就可以让锅炉燃烧器的风摆角随时保持向上倾斜状态。这样一来，不仅可以有效避免温差，而且可以减少锅炉的燃烧时间，从而达到降低燃烧成本的目的。同时，为了可以增加锅炉的稳定程度，可以将燃尽风挡板根据实际的需求进行调整。其次，锅炉燃烧在火电厂中，通常是具有高技术、高标准的特点，不仅整个流程的操作方式比较繁杂，而且对于过程中产生的物质要求专业的解释能力比较高，这样才可以及时地处理相关燃烧问题，避免因时效性而耽誤解决燃烧问题的效率。最后，为了可以提高火电厂锅炉燃烧的环保能力，这既需要工作人员对于低氮生产保持有具体的火电厂锅炉燃烧环保的相关概念和方法，又需要在实践中具体控制、降低燃后产生的氮氧化物排放量，从而最终达到生产和环境效益双丰收的效果。
6 结语
综上所述，锅炉燃烧是火电厂发电的主要方式，而传统火电发电会产生较多的有害气体，使得会降低周边环境的环境质量。并且，在新时代低碳经济的发展道路上，绿色发电逐渐成为目前主要发电厂商的生产方式和要求。那么，如果锅炉燃烧也需要加入绿色生产的序列中，这就需要从锅炉燃烧器的方方面面着手，如炉膛压力、燃尽风等。而且，还可以利用空气分级燃烧等技术的还原效应，从而提高锅炉燃烧的节能效果。
参考文献
[1] 寇文博.低氮燃烧技术在燃煤锅炉上的应用[J].石油石化绿色低碳，2019，1（6）：31-36.
[2] 胡志勇，黄建平.燃煤锅炉低氮燃烧优化策略分析[J].建材与装饰，2019（31）：244-245.
[3] 潘鑫鑫，张广科.煤粉锅炉低氮燃烧系统优化燃烧探讨[J].有色金属设计，2019，46（1）：82-83，96.
[4] 来钰.燃煤锅炉低氮燃烧优化策略分析[J].科技创新与应用，2018（7）：118.
[5] 张利君，夏传第.国产690t/h循环流化床锅炉的运行优化[j].内蒙古电力技术，2018（2）：22.
[6] 吴立涛，廖小东，黄金刚，等.炼油厂硫磺回收工艺及催化剂的改进和优化[J].石油与天然气化工，2019（1）：32-37.
