（大唐户县第二热电厂陕西西安710000）
摘要：阐述火电厂进行低氮燃烧改造的必要性以及不同低氮燃烧技术的优缺点，以大唐户县第二热电厂2×300MW机组为例，介绍本电厂进行低氮燃烧改造的具体措施和改造后的效果，以供同行进行参考。
关键词：低氮燃烧技术；300MW发电机组；优化
1引言
近年来随着全球环境恶化问题的日益加剧，环境污染问题已经引起了世界各国的关注，其中以氮氧化物为主的大气污染物不仅能引起硝酸雨、臭氧减少等问题，还会形成光化学烟雾，危及人们的身体健康，因此我国提出了低碳环保的口号，并且针对火力发电厂在2014年提出了烟气中NOX排放浓度不能超过100mg/Nm3的规定，基于此规定，各火电厂都针对自身实际情况采取相应的低氮和烟气脱硝改造等节能环保措施，我电厂也决定在对本厂燃煤机组进行烟气脱硝改造之前，首先对锅炉燃烧系统采用低氮燃烧技术对其进行改造，将炉膛出口的NOX浓度降低至200mg/Nm3以下，以为后期的烟气脱硝改造打下基础。
2300MW发电机组概况
大唐户县第二热电厂2×300MW机组锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造，型号为HG－1025/17.5－YM，锅炉为亚临界、自然循环、单炉膛、一次中间再热、露天布置、全钢构架、平衡通风、直流摆动燃烧器、固态排渣燃煤汽包炉。锅炉设计煤种和校核煤种均为黄陵烟煤，点火、助燃用油为0号轻柴油。锅炉呈П型布置。炉膛截面尺寸为11858mm×14048mm（深×宽）。燃烧器采用四角切向燃烧、拉开形式和较小假想切圆直径。
3低氮燃烧技术介绍
对于燃煤发电机组来说，在其锅炉系统中，低氮燃烧技术主要是采用适当降低炉内燃烧反应温度，减少过量空气系统，缩短烟气在高温区的停留时间等措施来降低烟气中的NOX浓度的方法。常用的方法有燃烧分级技术、空气分级燃烧技术和低氮燃烧器技术等[1]。
3.1燃烧分级技术
此技术主要是采用在主燃烧器内的初始燃烧区的上方喷入二次燃料，将此燃烧区变为富燃料燃烧的再燃区，当锅炉燃烧产生的NOX进入此区域时，就会在此区域内发生还原反应将其还原为N2。此技术的关键就是改变再燃烧区内燃料和空气的混合比例，需要在此区域上方布置燃尽风喷口来增加空气的比例，使此区域内进行三级燃烧，所以采用此技术的配风系统较为复杂。此技术的投资中等，比较适用于新建和对现有锅炉的改造，但是可能会增加飞灰含碳量，并且目前的市场运行经验较少。
3.2空气分级燃烧技术
此技术目前在发电厂中的应用较为广泛，就是将燃烧过程分为两段进行，在锅炉燃烧的前期减少一次风量，提高燃料的浓度，使燃料在炉膛内形成富燃料区并在区域内进行缺氧燃烧来控制NOX的生成，然后在此过程中产生的烟气中加入二次风确保其进行完全燃烧。此技术又分为水平方向和垂直方向的空气分级燃烧技术。此技术大约可以降低NOX浓度30%左右，投资也相对较低，但是其适用性较差，而且可能引起锅炉内的腐蚀和结渣加剧的问题，并能降低锅炉的燃烧效率。
3.3低氮燃烧器技术
此技术的原理就是在燃烧分级技术和空气分级燃烧技术原理的基础上，对燃烧器进行相应的设计或改造，其作用是降低着火区的氧浓度和温度，从而实现对NOX浓度的控制，这类燃烧器又叫做低氮燃烧器，其与空气分级燃烧技术相结合可以降低NOX浓度40～50%左右，其比常规燃烧器的结构更为复杂，比较适用于新建和改装的锅炉中，投资比较小，技术相对成熟[2]。
4低氮燃烧技术改造及结果分析
4.1锅炉燃烧系统的低氮改造
4.1.1水冷壁改造
炉膛四周布满全焊接膜式水冷壁，水冷壁采用Φ63.5×7mm的管子，共652根。从冷灰斗拐点以上约3m处到折焰角处，以及炉膛上部辐射再热器区未被再热器遮盖的前墙和侧墙水冷壁管采用内螺纹管（其余部分为光管）。壁式再热器布置于炉膛上部前墙和两侧墙的水冷壁管处。炉膛上部布置有过热器分隔屏和过热器后屏，炉膛出口处布置再热器前屏和末级再热器。在水平烟道布置了末级过热器。尾部竖井烟道布置低温过热器和省煤器。炉顶、水平烟道两侧墙、转向室及尾部竖井周围均由膜式包墙管包覆。
4.1.2一二次风射流方向及风室改造
共设五层一次风喷口，分A、B、C、D、E五层布置，三层油风室，位于AB、BC、DE三层二次风风室内，一层高位燃尽风（OFA）布置在燃烧器上部实现分级送风，燃尽风上层设置6层SOFA风；一、二次风呈间隔排列，三层油风室正常运行时同时做为二次风室；所有一次风、中下部二次风形成一个Φ1041mm从炉顶看为逆时针旋转的切圆，上部燃尽风室两层二次风形成反向切圆；由于锅炉不投油的稳燃负荷较低（50%），煤粉燃烧器采用垂直浓淡燃烧技术，一次风形成浓淡两股气流喷入炉膛，浓相煤粉首先着火，然后点燃淡相使燃烧稳定；同时在煤粉喷嘴内装设波形钝体结构；二次风采用ABB－CE大风箱结构，二次风挡板采用ABB－CE典型结构，非平衡式。整个燃烧器同水冷壁固定连接，并随水冷壁一起向下膨胀。燃烧器部分隔板同水冷壁刚性梁连接在一起，以保证锅炉炉膛水冷壁的整体刚性。
4.1.3燃烧器和点火方式改造
采用四角切向布置的全摆动燃烧器，一、二次风喷口均可上下摆动，最大摆角约±30，喷口的摆动由电信号气动执行器来实现，摆动灵活，四角同步，燃烧器可做整体30的上下摆动。油枪分三层布置，采用高能点火点燃0号轻柴油，再点燃煤粉的两级点火系统，油枪采用蒸汽雾化方式（2号炉为压缩空气雾化方式）。A层喷燃器内布置有微油点火气化小油枪，每角2支，共8支。
4.2改造结果分析
通过对本电厂锅炉燃烧系统的低氮改造，经测试，氮氧化物的排放浓度均低于200mg/Nm3，实现了改造前的目标。而且锅炉的燃烧效率没有降低，高于锅炉BMCR工况的设计值约2%。证明此次改造达到了预期目的，具有较高的实用价值。
5结语
综上所述，此次技术改造使机组烟气中的氮氧化物浓度得到了大幅度降低，为后期进行烟气脱硝改造打下了良好的基础，实现了节能减排的目的，证明本厂此次低氮改造是成功的，具有较好的推广应用价值。
参考文献：
[1]王超.华能上安电厂300MW“W”火焰锅炉低氮燃烧改造研究[D].华北电力大学，2016.
[2]姚建华，肖琨.300MW四角切圆燃烧锅炉低氮燃烧优化改造研究[J].锅炉技术，2016，47（4）：53-56.