浅析低氮燃烧器的燃烧优化
摘 要：通过对燃煤锅炉低氮燃烧器进行燃烧优化，寻找最佳的运行方式和工况，提高锅炉的安全性、经济性，降低NOx等污染物排放水平。
关键词：燃煤锅炉、低氮燃烧器、燃烧优化
1 前言
广东汕尾红海湾发电有限公司3号锅炉为东方电气集团东方锅炉股份有限公司（以下简称东方锅炉或东锅）设计制造的660MW超超临界燃煤锅炉，由于锅炉目前运行存在NOx排放偏高、侧墙高温腐蚀、燃烧器区域结焦和部分燃烧器磨损等问题，为此对锅炉进行低氮燃烧器改造。改造后对燃烧器进行优化试验，希望降低NOx排放，这对改善当地的大气环境质量有着重要作用，环境与社会效益显著。
2设备简介
3号锅炉全炉共36只旋流燃烧器，分三层布置在前后墙上，每层6只；同时在前、后墙各布置一层燃尽风喷口，其中每层4只侧燃尽风（SOFA）喷口，12只燃尽风（OFA）喷口。燃烧器为东锅自主设计的第一代OPCC燃烧器，由于设备稳定性不好与NOx排放浓度偏高问题进行改造。改造后增加一层燃尽风，B、C、D、E、F层30台燃烧器改为最新一代OPCC燃烧器[1]。
燃烧器改造后设计参数如下：
3.燃烧优化试验
3.1基础工况测试
不做任何调整，按照锅炉当前习惯运行工况对锅炉燃烧工况进行测试，掌握当前锅炉运行状况，主要是NOx排放、飞灰含碳、氧量横向分布趋势，为下一步调整提供指导数据。
3.2沿炉膛宽度方向氧量调平试验
利用燃尽风小风门开度及上层燃尽风摆角调整沿炉膛宽度方向氧量分布，使得沿炉膛宽度方向氧量尽量平衡，
3.3燃烧器二次风门挡板开度调整试验
对燃烧器内外二次风门进行调整，获得最佳效率下的燃烧器二次风挡板设置。
3.4变燃尽风风率试验
在各风门挡板获得最优配置后，对燃尽风率进行调整，考察燃尽风对NOx、飞灰含碳的影响，综合考虑燃尽与排放，以获得最佳设置。
4.试验结果及分析
4.1基础工况测试（工况0）
以日常运行工况为基础，不做任何调整，测试运行氧量、NOx、飞灰含碳。此工况燃烧器、燃尽风小风门都为全开状态[2]。
从测试数据看，炉宽氧量分布呈现出炉膛中间氧量高靠侧墙氧量低的规律，对应侧墙CO较中间稍高，在低氧量状态下CO的分布规律将更为明显。日常运行氧量偏大，平均为4.37%，总风量为2228T/H，排烟损失大且风机电耗大。
4.2 沿炉膛宽度方向氧量调平试验
工况1 （全开上下层OFA）
在工况0的基础上将未全开的OFA挡板全开，增加燃尽风率，并调整上层OFA偏转角及下层OFA燃尽风的旋流风，期望提升两侧烟气中氧量但调整后与工况0相比，NOx没有明显变化。
工况2 （降低总风量）
4.3燃烧器二次风门挡板开度调整试验
工况3 （调整燃烧器外二次风）
工况4 （深度降氧）
工况5 （调整燃烧器内二次风）
将燃烧器内二次风门调小以期望弱化初期燃烧降低NOx，
调整后， CO有所下降，NOx有所上升，但幅度很微小，考虑到调整过程中总风量有小幅的上升，因此，认为燃烧器内二次风门关小对于燃烧影响很小。关小内二次风门后风机出口压力有大约上升60Pa，表明有一定的节流效果。
工况6 （调整燃烧器外二次风）
有工况3可知，调小燃烧器外二次风虽然有利于强化燃烧但对不利于控制NOx，结合锅炉两侧CO较好，因此，将燃烧器外二次风反方向调整
调整燃烧器外二次风后NOx回升到工况3水平，重复验证了燃烧器外二次的影响
4.4变燃尽风风率试验
工况7 （调整上层燃尽风率）
调整燃烧器层风门，以期望降低NOx，调整后NOx没有明显变化。
工况8 （调整下层燃尽风率）
在工况7的基础上调整下层燃尽风挡板开度期望上层燃尽风量增加，考察对NOx的影响。从实测数据看，较工况7没有明显变化。
工况9 （深度降低燃尽风率）
有工况7、8可知，小幅度的改变燃尽风率NOx变化不明显，因此将上下层OFA层挡板分别调整至20%、30%考察NOx变化，关小后NOx急剧升高，B侧最高到了400 mg/m3，平均值到了363 mg/m3。由于为恶化工况，运行中不可能采用这种方式运行，因此没有实际测试烟气成分及采集飞灰[3]。
5.结论
2.从三组层（工况2、工况7、工况8、）挡板对比来看，三种运行方式下NOx没有明显区别，可能是燃尽风率的变化不够大所致，有工况9可知，燃尽风率的改变对NOx影响很大。建议日常运行时随着负荷升高逐步开大OFA挡板，满负荷时两层全开。
3.根据工况3与工况6测试结果看，燃烧器外二次风的旋流强度对NOx及CO影响明显，燃烧器外二次风角度减小，旋流强度增大，强化燃烧，CO趋于好转，而NOx上升。
4 .燃烧器内二次风对CO及NOx影响均不明显。
参考文献：
[1]《广东红海湾发电有限公司660MW机组集控运行规程》 朱军
[2] 《600MW超临界机组技术丛书 锅炉设备及运行》 肖志怀 武汉大学出版社
[3]《锅炉设备运行技术问答》 冯明驰 中国电力出版社