300MW四角切圆锅炉低氮燃烧技术的应用研究
摘 要：本文针对300MW四角切圆锅炉当中低氮燃烧技术的应用进行了研究，介绍了其空气分级燃烧技术以及技术特点。从某电厂改造的成功经验我们可以发现，300MW四角切圆锅炉在改造之后炉膛出口A、B两侧分别达到了159-183mg/Nm3和166-204mg/Nm3，同时还达到了159 mg/Nm3最低NOx浓度浓度。300MW四角切圆锅炉能够使的生成NOx得以降低，因此降低了对环境的危害程度，符合我国的环境保护政策，因此值得推广和应用。
关键词：300MW四角切圆锅炉；低氮燃烧技术；应用
0 引言
作为空气分级燃烧技术，低氮燃烧技术的主要原理就是采用分段的方式针对燃料进行燃烧，这项技术能够使煤粉燃烧区域内的空气量得以减少，使燃烧区的煤粉浓度得以提升，将其中的一二次风的混合时间推迟，这样就使进入炉膛之后的煤粉可以将一个中心富燃料形成，煤粉燃烧初期只会处于缺氧的状态，这样就能够使的生成NOx得以降低。除此之外，在设计炉膛上方的时候针对燃尽风进行了设计，其大约占到了四分之一左右的总风量，这样由于缺氧燃烧而产生的烟气就会有效的混合燃尽风，从而完全燃烧燃料。
1 300MW四角切圆锅炉设备概述
300MW四角切圆锅炉设备为固态排渣，燃煤，全钢构架，露天布置，平衡通风，一次再热，四角切圆燃烧，单炉膛，自然循环汽包炉。整个锅炉的布置呈现出Ⅱ型，水冷壁布满炉膛四周，14037×11849mm是炉膛截面尺寸，屏底与上层煤粉燃烧器中心之间的距离为18.507m。
2 300MW四角切圆锅炉的燃烧系统
该300MW四角切圆锅炉设备选择的是切向摆动式燃烧器，在四角进行布置，燃烧出口水冷壁中心线与射流中心线之间的夹角分别为43°和36°。在最大连续负荷（MCR）时该300MW四角切圆锅炉燃烧器的设计参数时，一次风喷嘴间距为6109mm，一、二次风温分别为70、341.3℃，一、二次的风率分别为22.07、72.91%，炉膛漏风为5%，单个喷嘴热功率为49.32MW。
3 300MW四角切圆锅炉的改造方案
3.1 300MW四角切圆锅炉燃烧系统改造方案
以该锅炉的炉型和煤种为根据，改造方案选择的是复合式空气分级低氮燃烧技术改造技术。具体的改造方案如下：
（1）首先是更换目前在用的四个主燃烧器部分部件，其中包括二次风门挡板，二次风/粉喷嘴；
（2）将四个上部（AGP）燃尽风含水冷套的燃烧器添加上去，其中的AGP燃烧器包括上部燃尽风（AGP）喷嘴， 其能够实现4层水平摆动[1]；
（3）将四台AGP燃烧器喷嘴摆动机构添加上去；
（4）将十八套热电偶装置添加上去，在1号角喷嘴进行安装，其中的热电偶装置具备了接线端子。在针装设热电偶的时候采用镍铬—镍硅铠来进行。
有四层强化着火喷嘴装设在主风箱上，燃料风被布置在煤粉喷嘴四周。将偏置辅助风喷嘴以及辅助风喷嘴布置在相邻两层煤粉喷嘴之间；将两层紧凑燃尽风喷嘴装设在主风箱上部；将一层二次风喷嘴装设在主风箱下部；将上部燃尽风（AGP）燃烧器布置在主风箱上部，其中包括上部燃尽风（AGP）喷嘴， 其能够实现4层水平摆动。
3.2 300MW四角切圆锅炉燃烧系统改造的特点
通过使炉膛布置与复合式空气分级低氮燃烧技术之间的匹配，这样就能够使NOx排放量小的要求得到充分的满足。主要是选择以下几方面的措施使NOx排放量的要求得到满足。
（1）与燃尽风（UAP）紧凑；
（2）能够实现水平摆动的上部燃尽风[2]；
（3）针对水平偏角的辅助风喷嘴进行预置；
（4）针对着火煤粉喷嘴进行强化。
3.3 复合式空气分级低氮燃烧技术的主要组成
作为一项比较复杂的系统，复合式空气分级低氮燃烧技术主要是使氮物质挥发在早期燃烧阶段所形成的O2这一非常关键的物质含量得以降低，其能够有效的结合局部性空气分级燃烧以及整个炉膛内燃烧的过程中降低NOx的能力，然后使挥发氮物质在初始的富燃料条件下向N2的形态进行转化，这样就能够有效的减少总的NOx排放量。
复合式空气分级低氮燃烧技术系统主要是针对锅炉的整套燃烧系统进行设计，其中包括对多层辅助风、煤粉喷嘴、制粉系统的优化设计[3]。
3.4 对NOx进行控制的上部燃尽风以及紧凑燃尽风
该系统主要是通过对上部燃尽风以及紧凑燃尽风的利用来实现多级控制燃烧区域过量空气系数的目的。煤种特性以及NOx排放水平是设计任何燃尽风系统都必须要考虑的因素，所以必须要以每一个具体的情况为根据最终决定燃尽风系统的设计，同时还要对制粉系统性能、炉膛输入热量、煤粉停留时间以及炉膛形状等进行充分的考虑。
通常会将紧凑燃尽风设置在主风箱上端，这样就能够有效的在炉膛当中送入部分二次风。
将上部燃尽风风箱布置在主风箱上部，通过相关的执行结构，每个上部燃尽风喷嘴都能够实现上下±30°的摆动，而且通过对一个调节机构的利用可以实现左右方向的±15°的调节。手动的机械调节是这种左右摆动调节的主要特点，不需要将燃烧器曾停止或者停机就能够在燃烧器组件外部进行。
通过对可水平摆动的上部燃尽风设计的利用，可以对上部燃尽风以及烟气混合过程进行有效的调整，从而使一氧化碳含量以及飞灰含碳量可以下降。
通过对这种改造后的空气分级方法的使用，可以对每个区域当中的过量空气系数进行很好的优化，从而最终使NOx排放得以明显下降。
3.5 辅助风喷嘴的作用
在本次改造设计当中针对水平偏角的辅助风喷嘴进行预置。使NOx排放得以下降最为主要的原则之一，就是要将一定量的助燃空气在分级燃烧的最初阶段与燃料气流进行隔离。作为整体分级燃烧的一个例子，燃尽风具有十分重要的作用。立足于本燃烧系统来讲，局部性分级燃烧指的就是让部分辅助空气射出方向与燃料气流相偏离，这样就可以将燃料射流对该空气的卷吸延迟，从而能够将初始燃烧阶段的碳的氧气浓度分析出来。
5 300MW四角切圆锅炉的二次风挡板及控制
将二次风门挡板相应的配置在主燃烧器每层风室，选择十五门挡板针对每角主燃烧器进行配备，将气动执行机构一直在上面，通过对连杆的利用针对其进行控制。将上部燃尽风燃烧器配置在每个角上，然后将四只风门挡板配置在上部燃尽风，并且针对四只执行机构进行配置，在炉膛安全监视系统以及机炉协调控制系统的指令下针对其实施操作。同一层四角燃
烧器的风门挡板在通常情况下应该实现同步动作[4]。
各层二次风门挡板主要是针对在每层风室中总的二次风量的分配进行调节，这样就能够使良好的燃烧工况和指标得到保证。
各层燃料风挡板的开度主要是以停运或者运行函数关系进行分别控制。在运行的过程中本层给粉机转速的函数就是其开度，从而能够对一次风气流着火点进行调节。在停运的时候锅炉总空气流量的函数就是其开度。
锅炉总空气流量的函数就是紧凑燃尽风以及上部燃尽风的二次风挡板的开度，其主要是针对锅炉NOx的排放进行控制。
6 结语
300MW四角切圆锅炉低氮燃烧技术的应用能够有效的控制氮氧化物排放浓度，在经过复合式空气分级低氮燃烧技术的改造之后， 300MW四角切圆锅炉能够使的生成NOx得以降低，因此降低了对环境的危害程度，符合我国的环境保护政策，因此值得推广和应用。
参考文献：
[1]周俊虎，何沛，王智化，周志军，杨卫娟，刘建忠，岑可法. 四角切圆煤粉锅炉SOFA改造降低NOx排放的数值模拟研究[J].热力发电，2011（04）.
[2]李芳芹，魏敦崧，马京程，蒋诚，任建兴，章德龙.燃煤锅炉空气分级燃烧降低NO_x排放的数值模拟[J].燃料化学学报，2011（05） .
[3]钱力庚，樊建人，孙平，岑可法.600MW锅炉炉内流动与燃烧过程的数值模拟[J].动力工程，2012（01）.
[4]郑友取，樊建人，查旭东，孙平，岑可法.切向燃烧锅炉炉内NO_x生成的数值模拟[J].动力工程，2010（03）.
[5]周昊.大型电站锅炉氮氧化物控制和燃烧优化中若干关键性问题的研究[D].杭州：浙江大学，2004.
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