【摘要】隨著國家對火力燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放要求的實(shí)施，華潤電力登封有限公司踐行綠色環(huán)保的生成理念，通過對#1、2鍋爐燃燒器、配風(fēng)系統(tǒng)的改造以及運(yùn)行調(diào)整，有效降低了脫硝系統(tǒng)入口的氮氧化物的濃度，從而實(shí)現(xiàn)了氮氧化物的超低排放，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 概述

隨著環(huán)境問題的日益突出，國家實(shí)施火力燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放，對火力發(fā)電廠煙氣排放濃度的限制越來越嚴(yán)格，已投運(yùn)火力燃煤機(jī)組都要求通過技改加裝脫硝設(shè)備及系統(tǒng)，脫硝設(shè)備及系統(tǒng)是采用化學(xué)或物理的方法降低煙氣中的氮氧化物濃度，但是脫硝系統(tǒng)降低氮氧化物的濃度有限，且對脫硝系統(tǒng)入口的氮氧化物濃度有一定的要求，因此華潤電力登封有限公司通過對#1、2鍋爐燃燒器改造、配風(fēng)系統(tǒng)改造以及運(yùn)行調(diào)節(jié)手段降低氮氧化物生成量，控制鍋爐煙氣中氮氧化物濃度，再結(jié)合脫硝系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)煙氣中的氮氧化物超低排放。

2 燃煤機(jī)組氮氧化物生成機(jī)理

在煤粉燃燒過程中，氮氧化物的生產(chǎn)是燃燒反應(yīng)的一部分，燃燒所生產(chǎn)的氮氧化物主要是NO和NO2，統(tǒng)稱NOX。NOX生成途徑主要有三種：

(1)熱力型NOX：是空氣中的氮在高溫(1300℃以上)下氧化產(chǎn)生NOX，當(dāng)溫度低于1300℃時(shí)，NOX的生成量很少;

(2)快速型NOX：是由于燃料中碳?xì)浠衔锔邷胤纸馍a(chǎn)的CH自由基和空氣中的氮?dú)夥磻?yīng)生產(chǎn)HCN和N，再進(jìn)一步與氧氣作用以極快的速度生產(chǎn)NOX?？焖傩蚇OX生成量較少，一般不到NOX總生成量的5%。

(3)燃料型NOX：是燃料中含氮化合物在燃燒中氧化生產(chǎn)的NOX。燃料型NOX除與燃料特性有關(guān)外，還與鍋爐運(yùn)行狀況密切相關(guān)，占NOX總生成量的80%～90%。

3 鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)化改造及運(yùn)行調(diào)整

華潤電力登封有限公司一期工程2×320MW機(jī)組#1、#2鍋爐均為DG1025/18.2-II12型亞臨界自然循環(huán)汽包爐,采用鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)、熱風(fēng)送粉，直流式百葉窗水平濃淡燃燒器，四角布置，切向燃燒方式，尾部雙煙道布置，煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，噴水減溫控制過熱汽溫，容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，刮板撈渣機(jī)連續(xù)固態(tài)出渣，平衡通風(fēng)，全鋼構(gòu)架，露天島式布置。

鍋爐爐膛采用四角布置、切向燃燒、固定直流式煤粉燃燒器，假想切圓直徑為Φ790mm。每角燃燒器共布置15層噴口，包括五層一次風(fēng)噴口(其中B層為小油槍燃燒器)、七層二次風(fēng)噴口(其中二層布置有大油槍燃油裝置)，兩層三次風(fēng)噴口、一層頂二次風(fēng)(OFA風(fēng))噴口。所有一次風(fēng)均采用百葉窗式水平濃淡燃燒器。頂二次風(fēng)噴口方向反切15°，有利于消除煙氣殘余旋轉(zhuǎn)，減小兩側(cè)煙氣偏差。大油槍燃油裝置由二層布置在二次風(fēng)噴口中的8只簡單機(jī)械霧化油槍組件組成，供鍋爐點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)燃用。

鍋爐制粉系統(tǒng)形式為鋼球磨中間儲倉制熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，每臺爐配套4套制粉系統(tǒng)，煤粉細(xì)度R90=10%，對應(yīng)兩個(gè)煤粉倉。一次冷風(fēng)經(jīng)冷一次風(fēng)機(jī)升壓后在進(jìn)入空預(yù)器之前分成兩路，一路經(jīng)過空預(yù)器被加熱后與另一路冷風(fēng)混合調(diào)溫，混合后熱風(fēng)輸送煤粉進(jìn)入燃燒器。二次冷風(fēng)經(jīng)送風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入三分倉空氣預(yù)熱器，經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱二次風(fēng)分兩路：一路進(jìn)入鍋爐的二次風(fēng)大風(fēng)箱，另一路作為干燥熱風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)干燥原煤。

3.1 鍋爐燃燒器改造

一次風(fēng)采用新一代水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒技術(shù)，并采用噴口強(qiáng)化燃燒措施，有效降低NOx排放，保證高效燃燒;高濃縮比、低阻力新一代煤粉濃縮技術(shù)，確保煤粉及時(shí)著火，加強(qiáng)燃盡效果，同時(shí)有效緩解氣溫偏差過大問題;A層燃燒器采用新一代水平濃淡微油點(diǎn)火燃燒器，D層燃燒器采用新一代水平濃淡燃燒器，加大側(cè)邊風(fēng)，寬度為100mm。噴口周圍保留10%噴口面積的周界風(fēng)，采用合理布置方式推遲周界風(fēng)向一次風(fēng)內(nèi)的混入。在一次風(fēng)噴嘴后二次風(fēng)大風(fēng)箱內(nèi)安裝高濃縮比百葉窗式煤粉濃縮器，一次風(fēng)煤粉氣流在流經(jīng)優(yōu)化過百葉窗濃縮葉片后被分離，形成兩股煤粉濃度不同的煤粉氣流，強(qiáng)化出口氣流著火和燃燒，并利用燃料水平分級燃燒原理有效降低著火初期的NOx生成量。

3.2 鍋爐配風(fēng)系統(tǒng)改造

在原有二次風(fēng)的基礎(chǔ)上在不改變其標(biāo)高的情況下，對噴口面積進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其更適用與低氮燃燒的要求。

3.2.1 優(yōu)化二次風(fēng)噴口

二次風(fēng)噴口采用收縮型結(jié)構(gòu)，推遲一、二次風(fēng)的混合，有效地推遲空氣與煤粉的混合，減少燃燒過程中含N基團(tuán)與O2反應(yīng)機(jī)會，有效降低NOx生成量。二次風(fēng)噴口采用收縮型結(jié)構(gòu)，推遲一二次風(fēng)的混合。主燃燒器區(qū)二次風(fēng)噴口面積根據(jù)主燃燒器區(qū)有組織二次風(fēng)減少的程度進(jìn)行相應(yīng)縮小，保證出口的二次風(fēng)風(fēng)速達(dá)到較高風(fēng)速。保證最下層較大二次風(fēng)噴口面積，使其具有較大出口二次風(fēng)動量，起到在最下層托粉的作用，減少爐膛底部的掉渣量和大渣的含碳量。

3.2.2 優(yōu)化燃燼風(fēng)系統(tǒng)

高位燃燼風(fēng)系統(tǒng)將有組織燃燒風(fēng)量沿爐膛垂直方向分級供入，在主燃燒器上方29m和32m標(biāo)高處，布置四層16只燃燼風(fēng)噴口，燃盡風(fēng)將布置在爐膛四角。燃燼風(fēng)量占總空氣量約為25%~30%，燃燼風(fēng)噴口風(fēng)速采用較高風(fēng)速45m/s～50 m/s，燃燼風(fēng)噴口均可以垂直和水平方向擺動，可根據(jù)鍋爐運(yùn)行狀況進(jìn)行噴口角度的適當(dāng)調(diào)整，有效調(diào)節(jié)爐膛出口煙溫偏差。

3.2.3 優(yōu)化D制粉系統(tǒng)三次風(fēng)

D制粉系統(tǒng)三次風(fēng)部分并入一次風(fēng)系統(tǒng)，原三次風(fēng)全部通過G1、G3三次風(fēng)管進(jìn)入鍋爐，現(xiàn)通過技改增加一路管道將部分三次風(fēng)并入C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4一次風(fēng)管，減少進(jìn)入鍋爐的三次風(fēng)量。

3.3 鍋爐運(yùn)行調(diào)整

根據(jù)NOX的生成機(jī)理，影響NOX生成的因素是氧氣含量和溫度，降低NOX的運(yùn)行調(diào)整措施主要包括：

(1) 控制鍋爐氧量。根據(jù)部門專業(yè)對鍋爐氧量的規(guī)定，按照規(guī)定的下限運(yùn)行。

(2) 控制制粉系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)量。在保證鍋爐粉倉粉位的提前下，適當(dāng)停運(yùn)部分制粉系統(tǒng)，減少三次風(fēng)對NOX生成的影響。

(3)調(diào)整給粉機(jī)的運(yùn)行方式。適當(dāng)增加下層給粉機(jī)的出力，減少上次給粉機(jī)的出力，根據(jù)負(fù)荷情況停運(yùn)部分E層給粉機(jī)，降低鍋爐火焰中心;

(4)優(yōu)化鍋爐配風(fēng)。鍋爐配風(fēng)采用 “瘦腰形”，適當(dāng)開大頂層燃燼風(fēng)，有助于空氣分級燃燒，從而最終實(shí)現(xiàn)降低NOX的生成。

4 結(jié)論

華潤電力登封有限公司一期工程2×320MW機(jī)組#1、#2鍋爐經(jīng)過優(yōu)化改造及運(yùn)行調(diào)整，SCR入口NOX濃度從最初的600mg/Nm3降為420mg/Nm3，結(jié)合脫硝系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)NOX超低排放的目的，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。