淺析燃煤鍋爐低氮燃燒技術(shù)

摘要：當(dāng)前我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)主要以煤炭為主，當(dāng)然在煤炭燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的污染物。這種污染物對(duì)大氣質(zhì)量和人們的正常生活帶來了極為惡劣的影響，其中煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的氮對(duì)環(huán)境的影響尤為明顯，因此本篇就在燃燒過程中如何控制氧化氮的形成，即低碳燃燒技術(shù)相關(guān)內(nèi)容展開論述。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐;低碳燃燒;技術(shù)分析

當(dāng)前我國煤炭燃燒用量雖然呈下降趨勢(shì)，但是在我國能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中，煤炭燃燒仍占主體地位，在燃燒過程中釋放的大量污染性氣體氧化氮給環(huán)境造成了極為嚴(yán)重的影響，當(dāng)前我國對(duì)氧化氮的排放量也有了一定的相關(guān)規(guī)定，我國正盡量控制氧化氮的排放在燃燒過程中采取低氮燃燒技術(shù)，對(duì)氧化氮的生成和排放有明顯的控制作用。

1 當(dāng)前我國對(duì)氧化氮治理的現(xiàn)狀

在一些發(fā)達(dá)國家，他們對(duì)氧化氮的危害以及煤炭燃燒過程中產(chǎn)生氧化氮的機(jī)理，和如何降低氧化氮的排放，已經(jīng)有了深入的研究，主要可以分為熱力型，燃料型和快速型，在這三種燃燒技術(shù)當(dāng)中，其中燃料型的占比最高，它主要是通過抑制燃燒中氧化氮的形成和還原已形成的氧化氮的形式實(shí)現(xiàn)低氮燃燒，它在控制氧化氮技術(shù)上，發(fā)揮著明顯的優(yōu)勢(shì)，但是該項(xiàng)技術(shù)在對(duì)燃料進(jìn)行處理的時(shí)候較為繁瑣復(fù)雜，涉及到的工藝難度大，成本高，因此該項(xiàng)技術(shù)仍處于研究階段。就我國當(dāng)前的低碳技術(shù)研究來說，仍有很大的進(jìn)步空間。因此想要真正實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料污染狀況的治理，還需積極與國外先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行交流，努力學(xué)習(xí)其他國家的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合當(dāng)前我國治理氮?dú)獾膶?shí)際狀況進(jìn)行改進(jìn)，從而制定出適合我國低碳燃燒技術(shù)的方案。

2 低氮燃燒技術(shù)

2.1 燃料分級(jí)技術(shù)

燃料分級(jí)技術(shù)是通過改變?cè)谌紵齾^(qū)域的燃料與空氣接觸的比例，來實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化氮?dú)怏w的盡量燃盡，該種技術(shù)主要是在主燃燒器行程初始燃料區(qū)的上方噴入二次燃料，從而形成再燃區(qū)，保障了一些在在燃區(qū)沒有充分燃燒的燃燒產(chǎn)物能夠燃盡，當(dāng)然在該項(xiàng)處理的時(shí)候，由于需要對(duì)空氣的在染去煙企進(jìn)行三次的燃燒。在這個(gè)過程中需要極為發(fā)達(dá)的配風(fēng)系統(tǒng)，才能夠完全燃燒，因此需要的配方系統(tǒng)較為復(fù)雜，該項(xiàng)技術(shù)也給工作人員帶來了一定的困難和麻煩。

2.2 空氣分級(jí)燃燒技術(shù)

作為一項(xiàng)當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的氧化氮處理技術(shù)，它主要是通過將燃燒過程分段進(jìn)行，以減少燃料燃燒區(qū)域的接觸面積，從而達(dá)到處理效果的。這個(gè)過程中需要對(duì)一次風(fēng)和二次風(fēng)的混合時(shí)間進(jìn)行推遲。這樣才能夠保障燃料進(jìn)入爐膛是形成一個(gè)富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，從而降低氧化氮?dú)怏w的形成，該項(xiàng)技術(shù)和其他初級(jí)控制措施進(jìn)行聯(lián)用，能夠在很大程度上滿足控制氧化氮?dú)怏w排放的要求，因此該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前的應(yīng)用較為廣泛，特別是一些鍋爐低碳排放改造，空氣分級(jí)燃燒技術(shù)還可以分為水平方向和垂直方向這兩個(gè)方向的燃燒技術(shù)，這兩個(gè)技術(shù)之間的關(guān)系是相互作用但又相互聯(lián)系的。

2.2.1 水平方向空氣分級(jí)燃燒技術(shù)

水平方向的空氣分級(jí)燃燒技術(shù)主要是語音距垂直的爐膛斷面上組織分級(jí)燃燒，它通過將一次方和兩只公的不等切圓，從而實(shí)現(xiàn)主燃區(qū)處于還原性的氣氛，減少氧化氮?dú)怏w的排放量，該項(xiàng)技術(shù)能夠盡可能避免水冷壁的高溫腐蝕以及應(yīng)還原性氣氛是的灰熔融性溫度下降而導(dǎo)致的燃燒器附近結(jié)渣狀況的出現(xiàn)。

2.2.2 垂直方向空氣分級(jí)燃燒技術(shù)

垂直方向上空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是通過將燃料分為兩部分送入碧塘內(nèi)，而且兩部分其中一部分作為主二次方。大概占總二次風(fēng)的70%到80%，另一部分則分為燃盡風(fēng)，它的占比較小，在爐內(nèi)的燃燒主要分為三個(gè)區(qū)域，包括熱解區(qū)，貧氧區(qū)和富氧區(qū)，該慫燃燒技術(shù)的上部竟然放盡可能避免高溫火焰巨，這樣能夠使一些未燃盡的產(chǎn)物得到充分燃燒，垂直方向的空氣，雖然技術(shù)大致是通過以上原理實(shí)現(xiàn)對(duì)煤爐氣體的完全燃燒。

3 當(dāng)前低碳燃燒技術(shù)存在的問題

3.1 增加灰和爐渣的可燃物，可能會(huì)導(dǎo)致爐效降低

雖然說當(dāng)前的低碳燃燒技術(shù)能夠使氧化氮?dú)怏w的產(chǎn)生量極大程度上的降低。但是在使用同一種煤炭種類使飛灰可燃物的增加幅度較大。就是由于低碳燃燒技術(shù)主要是通過使用低溫低氧的燃燒方式。這就會(huì)導(dǎo)致主燃區(qū)溫度下降，一些煤粉在著火時(shí)被控制且推遲，使得鎂粉的燃盡能力下降，從而使燃燒過程被過分加長，這些可燃物也就是灰粉和爐渣就會(huì)變多，特別是一些鍋爐在進(jìn)行改造時(shí)，會(huì)對(duì)燃燒器的一二次風(fēng)噴口進(jìn)行改變，這樣使得燃盡風(fēng)噴口的面積發(fā)生變化，導(dǎo)致一次風(fēng)和二次風(fēng)的混合推遲，無法使煤粉氣流著火和完全燃燒。

3.2 蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值

在進(jìn)行分級(jí)低碳燃燒技術(shù)改造之后，雖然燃燒得到延遲，火焰中心上演。但是由于爐膛內(nèi)出煙溫度上升，這就使得鍋爐的氣溫和再熱氣溫上升，一些原來存在過熱汽溫和再熱，氣溫設(shè)計(jì)值的問題就會(huì)再次暴露出來，雖然該項(xiàng)改造會(huì)使?fàn)t內(nèi)溫度分布均勻，但是原來的結(jié)扎現(xiàn)象將會(huì)變得更為嚴(yán)重?，F(xiàn)象將會(huì)使水冷壁的吸熱增加，從而導(dǎo)致出煙口的溫度降低，對(duì)原來存在的一些過熱汽溫和再熱氣溫低的問題，由于無法達(dá)到設(shè)計(jì)值，使得蒸汽參數(shù)偏離原來的設(shè)計(jì)。該項(xiàng)改造由于煤粉燃燒過程變長，爐膛出口煙氣溫度變高，使得堂妹溫度變低，這就使吸熱量明顯降低，對(duì)流的受熱面吸熱量增加，使得過熱氣減溫水量增加。

3.3 爐內(nèi)燃燒環(huán)境變壞

這種通過低溫低氧和降低爐膛內(nèi)部溫度，實(shí)現(xiàn)在低氧缺氧環(huán)境下的煤粉充分燃燒?？赡軙?huì)使轉(zhuǎn)化為灰燼的能力變?nèi)?，你就是我們說的鍋爐內(nèi)部燃燒環(huán)境變壞，在該項(xiàng)改造之前所使用的配沒配風(fēng)方式。對(duì)于改造后的鍋爐，在很大程度上無法完全是用這就對(duì)鍋爐內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)造成影響時(shí)的復(fù)合燃燒能力變低，低碳燃燒器經(jīng)過改造之后，雖然對(duì)原有的燃燒方式進(jìn)行大力優(yōu)化和改進(jìn)，使之能夠很好的匹配氧化氮?dú)怏w的排放水平。并實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)性，但是該種鍋爐在煤炭種類發(fā)生變化的時(shí)候，就會(huì)無法保持鍋爐內(nèi)部的平衡關(guān)系。使得一些高熱值和高揮發(fā)的煤種在調(diào)節(jié)氧化氮?dú)怏w排放濃度的時(shí)候不易受到控制。

4 結(jié)束語

當(dāng)前低碳燃燒技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)改變當(dāng)前空氣環(huán)境質(zhì)量有著極為重要的作用，但是就我國當(dāng)前該項(xiàng)技術(shù)的研究來說，仍有很大的進(jìn)步空間，這就需要相關(guān)工作人員進(jìn)行深入的探討和研究，結(jié)合實(shí)際狀況和現(xiàn)近出現(xiàn)的問題，權(quán)衡各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)，逐步解決現(xiàn)有問題，并盡量避免新體的出現(xiàn)，使低碳燃燒技術(shù)真正在燃煤鍋爐中發(fā)揮其作用和價(jià)值。

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作者簡介：鄒斌（1983-），男，民族漢，江西省撫州市人，學(xué)歷本科，助理工程師，研究方向燃煤發(fā)電廠集控運(yùn)行。

（作者單位：國家能源集團(tuán)福建分公司國電泉州熱電有限公司）