萊電廠使用的是由東方鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DG-75/5.30-HM1515型75 t/h的四角切圓煤粉鍋爐，為了響應(yīng)國(guó)家的環(huán)保要求和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)的氮氧化物的排放指標(biāo)，該廠在2014年7月進(jìn)行了低氮改造，采用了華中科技大學(xué)研發(fā)的開(kāi)縫鈍體直流煤粉燃燒器，并采用空氣分級(jí)送風(fēng)，縮小二次風(fēng)噴口，中二次風(fēng)采用貼壁風(fēng)，三次風(fēng)上部增設(shè)燃盡風(fēng)等改造。改造后進(jìn)行了鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)，結(jié)果表明，鍋爐燃燒效果好，解決了鍋爐低負(fù)荷燃燒不穩(wěn)定，投油燃燒的問(wèn)題，氮氧化物由改造前的750～880 mg/m3變?yōu)楝F(xiàn)在的小于400 mg/m3，爐渣及飛灰含碳量略低于同期數(shù)值，改造及調(diào)整試驗(yàn)取得了良好的效果。

1 鍋爐簡(jiǎn)俞

1.1鍋爐設(shè)備改造后綜述

DG-75/5.3 -HM1515型75 t/h的四角切圓煤粉鍋爐，鍋爐采用“Ⅱ”型布置、固態(tài)排渣，前吊后支，采用中間倉(cāng)儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉，兩級(jí)省煤器兩級(jí)空預(yù)器交錯(cuò)緊密布置，使用華中科技大學(xué)設(shè)計(jì)的開(kāi)縫鈍體直流燃燒器，爐膛剖面為正方形深×寬=5 500 mmx5 500 mm，鍋爐切圓為逆時(shí)針切圓，假想切圓直徑為450mm(改造前的假想切囡直徑為500 mm)，爐膛布置為自下而上為下二次風(fēng)，下一次風(fēng)，上一次風(fēng)，中上二次風(fēng)，上二次風(fēng)，三次風(fēng)，改造后在三次風(fēng)的上面增加兩層SOFA風(fēng)噴口，分別為下層、下層燃盡風(fēng)，燃盡風(fēng)采用順時(shí)針切圓。

1.2鍋爐主要參數(shù)

此75 t/h的四角切囡煤粉鍋爐的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3鍋爐原設(shè)計(jì)使用煤種

此鍋爐原始設(shè)計(jì)使用的煤種為貧煤，貧煤的煤質(zhì)分析.

表1鍋爐主要參數(shù)

名稱 數(shù)值

額定蒸發(fā)量／t．h-l

額定蒸汽壓力/MPa

額定蒸汽溫度／℃

給水溫度／℃

排污率／%

冷空氣溫度／℃

熱風(fēng)溫度／℃

排煙溫度／℃

鍋爐熱效率／%

鍋爐本體排放煙量／。，

1.4校核煤質(zhì)

該廠動(dòng)力車(chē)間鍋爐原煤供應(yīng)商比較多，煤質(zhì)參差不齊，主要使用的為山西晉城煤和河南密縣煤，所用煤粉的煤質(zhì)成分分析結(jié)果見(jiàn)表3。表3校核煤種煤質(zhì)分析

2鍋爐燃燒調(diào)試的基本參數(shù)

2.1 各層風(fēng)參數(shù)介紹

爐膛布置為自下而上為下二次風(fēng)，下一次風(fēng)，上一次風(fēng)，中上二次風(fēng)，上二次風(fēng)，三次風(fēng)，改造后在三次風(fēng)的上面增加兩層SOFA風(fēng)噴口，各層風(fēng)的參數(shù)見(jiàn)表4。

2.2低氮改造措施

2.2.1 燃燒器介紹

該廠原有的燃燒器為雙通道煤粉燃燒器，長(zhǎng)時(shí)間使用發(fā)現(xiàn)燃燒器噴口變形、燒壞嚴(yán)重，尤其是靠后墻的表4參數(shù)介紹1#、4#噴口出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)龤?，已?jīng)不能正常的發(fā)揮雙通道

燃燒器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)氮氧化物的排放值較高，氮氧化物為750～880 mg/m3，基于燃燒穩(wěn)定及環(huán)保的需求，對(duì)該臺(tái)鍋爐做出改造。

改造后該廠采用華中科技大學(xué)研制的開(kāi)縫鈍體直流煤粉燃燒器f見(jiàn)圖11，開(kāi)繾鈍體燃燒器是在以往的鈍體燃燒器上進(jìn)行鈍體開(kāi)縫，使少量的煤粉經(jīng)過(guò)鈍體開(kāi)縫射入爐膛，在鈍體出口處形成回流區(qū)，回流區(qū)卷吸周?chē)母邷責(zé)煔猓乖搮^(qū)域具有高溫、低速、煤粉聚集的特點(diǎn)，有利于煤粉的著火，尤其對(duì)于低負(fù)荷穩(wěn)然效果更為突出，同時(shí)在燃燒器背火側(cè)設(shè)置側(cè)邊風(fēng)，形成風(fēng)包粉的效果，有利于降低氮氧化物，并且起到冷卻燃燒器的作用。引入少許二次風(fēng)作為中心風(fēng)經(jīng)燃燒器一側(cè)通入鈍體內(nèi)，一方面可以冷卻鈍體，防止鈍體燒壞，同時(shí)可以調(diào)整著火距離，保護(hù)燃燒器，提高燃燒器的使用壽命。采用該燃燒器之后成功解決了低負(fù)荷不投油穩(wěn)焰，爐膛結(jié)渣，高溫腐蝕，低排放，燃燒器使用壽命短、易燒壞、變形等問(wèn)題。

2.2.2 二次風(fēng)改造及SOFA風(fēng)的增設(shè)

研究表明，鍋爐排放的氮氧化物主要為NO和NO，，其中主要為NO，約占總量的900A，剩余的少部分NO，也是由NO轉(zhuǎn)化形成的。NO根據(jù)其生成的機(jī)理的不同大致可以分為快速型NO、熱力型NO、燃料型NO?？焖傩蚇O-般生成迅速，量少對(duì)此不作考慮。熱力型NO主要受氧量和溫度的影響，控制合理的過(guò)量空氣系數(shù)和燃燒溫度可以對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)控制。燃料型NO主要是由揮發(fā)分中的N相焦炭中的N燃燒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，其中由于揮發(fā)分中N的氧化產(chǎn)生的NO約占總量的60%～80%，焦炭中的N部分被氧化為NO，但是由于焦炭中放熱N主要以HCN、NH，等氮的化合物組成，這些具有還原性的氮的化合物又可以將部分生成的NO還原成N，。燃料型NO在煤粉燃燒后0.5 s內(nèi)大量生成，因此控制燃燒初期的0，含量對(duì)降低NO，顯得尤為重要?？諝夥旨?jí)燃燒通過(guò)控制燃燒初期的0，含量從源頭減少氮氧化物生成，在還原區(qū)灼熱的焦炭，CH，，CO與已生成的NO發(fā)生還原反應(yīng)，使已生成的NO轉(zhuǎn)化為N，。所以，綜上可以看出控制燃燒區(qū)的氧量至關(guān)重要。

改造方案：從二次風(fēng)總風(fēng)箱引出一路風(fēng)作為SOFA風(fēng)在三次風(fēng)上部，距離三次風(fēng)噴口中心處2 850 mm和3 450 mm處增加下SOFA和上SOFA，如圖2所示，以便減少氧量，實(shí)現(xiàn)空氣分級(jí)。并且為了進(jìn)一步減少燃燒區(qū)的0，，將上、中、下二次風(fēng)增設(shè)耐高溫的導(dǎo)流板縮小噴口，控制燃燒初期的氧量，同時(shí)可以提高二次風(fēng)的風(fēng)速，增加其穿透能力有利于著火及燃燒，另外在中二次風(fēng)噴口采用貼壁風(fēng)，如圖3所示，中二次風(fēng)中間通道便于補(bǔ)充和調(diào)節(jié)氧量，兩側(cè)通道流進(jìn)的風(fēng)，可以使水冷壁附近形成氧化性氛圍，防止噴口結(jié)焦。

3 冷態(tài)試驗(yàn)基本情況

3.1動(dòng)力場(chǎng)切圓

為了了解燃燒器改造后的切圓的大小及位置，是否有貼壁、沖刷水冷壁、下傾，爐膛充滿度等，在爐膛內(nèi)兩層燃燒器中間，垂直于爐膛的竟和深的方向，拉兩條十字線，每隔300 mm系上長(zhǎng)300 mm的飄帶，然后用風(fēng)速儀測(cè)量各點(diǎn)的風(fēng)速。在一次風(fēng)、二次風(fēng)同層調(diào)平并將一次風(fēng)風(fēng)速定在20～21 rri/s，二次風(fēng)風(fēng)速定在26～27m／s的條件下（有三次風(fēng)帶粉較多，為了冷態(tài)測(cè)試人員的將三次風(fēng)暫時(shí)停掉）得到了該切圓圖，

結(jié)論：從圖4可以看出該動(dòng)力場(chǎng)實(shí)際切圓直徑為2400 mm，爐膛充滿度較好，切圓中心與爐膛中心基本重合，貼壁風(fēng)速在1～3 m/s，對(duì)水冷壁影響不大，基本無(wú)偏斜，風(fēng)速較為均勻，達(dá)到了設(shè)計(jì)改造的基本要求。

3.2二次風(fēng)風(fēng)門(mén)特性曲線

二次風(fēng)的風(fēng)速及風(fēng)門(mén)特性對(duì)鍋爐的運(yùn)行及燃燒有著很重要的影響，在以往的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有的電廠鍋爐會(huì)出現(xiàn)風(fēng)門(mén)過(guò)開(kāi)，開(kāi)度不到位，開(kāi)度大小與表盤(pán)顯示不對(duì)應(yīng)等問(wèn)題。為了避免出現(xiàn)類似的問(wèn)題，對(duì)該臺(tái)鍋爐進(jìn)行了二次風(fēng)風(fēng)門(mén)特性試驗(yàn)，風(fēng)門(mén)特性曲線如圖5～圖7所示。

從圖5～圖7可以看出風(fēng)速的變化與風(fēng)門(mén)的開(kāi)度基本對(duì)應(yīng)，沒(méi)有出現(xiàn)上述問(wèn)題，上、中、下二次風(fēng)的曲線變化規(guī)律基本相似，風(fēng)速在開(kāi)度30%～75%變化較快，之后孌化趨于平緩，增量不是很大，風(fēng)門(mén)特性曲線達(dá)到了預(yù)期的效果。

4 選擇了在點(diǎn)爐正常運(yùn)行7天后進(jìn)行氮氧化物調(diào)試，這是因?yàn)樵邳c(diǎn)爐短期爐膛工況可能沒(méi)有穩(wěn)定，爐膛內(nèi)重新點(diǎn)爐后需要一段時(shí)間后達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，例如爐膛尾部煙道積灰，爐膛內(nèi)部水冷壁積灰平衡，工況穩(wěn)定等。同時(shí)，該廠在正常工作中由于在不同的季節(jié)需要不同的負(fù)荷運(yùn)行，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行了三種工況下的熱態(tài)低氮調(diào)試，分別為75，63，46 t/h三個(gè)工況。

4.1三個(gè)工況下的熱態(tài)低氮調(diào)試

75 t/h的負(fù)荷為滿負(fù)荷用下，在這種情況下氮氧化物的產(chǎn)生會(huì)很多，所以嚴(yán)格的控制燃燒區(qū)的氧量及空氣的深度分級(jí)至關(guān)重要，63 t/h的負(fù)荷是廠里經(jīng)常使用的負(fù)荷，在此負(fù)荷下氮氧化物產(chǎn)生量相對(duì)較少，但是依然要控制燃燒區(qū)的氧量，以減少氮氧化物的生成，46 t/h的負(fù)荷屬于低負(fù)荷，低負(fù)荷工況以穩(wěn)定燃燒為主，合理的維持鍋爐的蒸汽溫度，蒸汽壓力f該廠主要用蒸汽，所以蒸汽為廠里的考核指標(biāo)），后經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)及調(diào)整，得出了在這三種負(fù)荷下控制配風(fēng)方式達(dá)到控制氧量進(jìn)而降低氮氧化物的措施。表5所示為調(diào)試期間的鍋爐員荷所對(duì)應(yīng)的氮氧化物排放值。從表5可以看出，在滿負(fù)荷的工況下，雖然氧量較低，但是產(chǎn)生的氮氧化物相對(duì)于其他的工況下較多，主要是由于在滿負(fù)荷的情況下燃燒區(qū)的溫度相對(duì)其他工況高。溫度高，使熱力型氮氧化物和燃燒型氮氧化物產(chǎn)生量相對(duì)較；低負(fù)荷的情況下，雖然氧量較高，但是由于鍋爐給粉相對(duì)偏少，占NO總排放量主要部分的燃料型NO產(chǎn)生的量相對(duì)較少。綜上可以看出，滿負(fù)荷的情況下控制氧量對(duì)控制氮氧化物的產(chǎn)生尤為重要。

由于在低氮調(diào)試期間，該廠由于處于生產(chǎn)旺季，對(duì)蒸汽量要求較大，鍋爐負(fù)荷一直維持在滿負(fù)荷的情況下，無(wú)法進(jìn)行調(diào)負(fù)荷，根據(jù)廠方要求只是對(duì)滿負(fù)荷的情況下進(jìn)行了詳細(xì)的低氮及經(jīng)濟(jì)性調(diào)整。表6為鍋爐在滿負(fù)荷(75 t/h)的工況下的鍋爐主要參數(shù)及風(fēng)門(mén)配比。

表6各層噴口參數(shù)

爐膛內(nèi)各層二次風(fēng)風(fēng)量必須保持合理的配比，即保持適當(dāng)?shù)乃俣群惋L(fēng)率，才能在爐內(nèi)建立正常的空氣動(dòng)力場(chǎng)，使風(fēng)粉混合均勻，保證燃料良好著火和穩(wěn)定燃燒。一方面，二次風(fēng)過(guò)高或過(guò)低都可能對(duì)熱態(tài)動(dòng)力場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，從而降低燃燒的穩(wěn)定性或引起水冷壁區(qū)域結(jié)焦；另一方面，各層二次風(fēng)量的分配直接決定了燃燒過(guò)程產(chǎn)生的NO,數(shù)量，合理的配風(fēng)不僅能夠伎鍋爐燃燒完全，而且使N0，保持在較低的水平。

根據(jù)該廠鍋爐的運(yùn)行情況及煤質(zhì)，采用了“束腰型”配風(fēng)，即上二次風(fēng)和下二次風(fēng)大，次上二次風(fēng)小的配風(fēng)方式，這樣的配風(fēng)可以使燃燒區(qū)相對(duì)氧量減少，從而抑制氮氧化物的產(chǎn)生，同時(shí)上下二次風(fēng)風(fēng)速較大，可以保證燃燒穩(wěn)定。2015年第44卷第6期

4.2改造與熱態(tài)調(diào)試后性能分析

4.2.1 飛灰與爐渣含碳量

為了更準(zhǔn)確、直觀地對(duì)鍋爐改造后的性能進(jìn)行分析，在調(diào)試階段對(duì)鍋爐的飛灰及爐渣進(jìn)行取樣分析。在空預(yù)器出口利用等速飛灰取樣器裝置采集飛灰，試驗(yàn)開(kāi)始到結(jié)束連續(xù)取樣，分析化驗(yàn)可燃物含量。試驗(yàn)中自爐渣出口傳送帶進(jìn)行取樣，每15 min取樣一次，取得的試樣經(jīng)混合、縮分后作為分析樣品，分析化驗(yàn)可燃物含量。

這是因?yàn)榍皫滋煸趯?duì)配風(fēng)方式進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)在這期間鍋爐的煤質(zhì)由于混煤在摻混時(shí)導(dǎo)致不均勻，之后廠里進(jìn)行了改進(jìn)，要求進(jìn)行多次循環(huán)摻混，在第6天以后可以看到改造后的鍋爐飛灰含碳量比同期的含量有所下降，為3.2%，改造后對(duì)鍋爐的經(jīng)濟(jì)性基本沒(méi)有影響，還略有提高，改造取得了一定的成效。

圖9為鍋爐爐渣含碳量同期對(duì)比圖，圖9顯示在調(diào)試初期爐渣含碳量略高于去年同期，這是孌配風(fēng)方式及煤質(zhì)所導(dǎo)致，在調(diào)試試驗(yàn)中找到合適的配風(fēng)方式后爐渣的含量略低于去年同期的爐渣含碳量，調(diào)試穩(wěn)定后在爐渣含碳量平均值在4.40A～5.OoA，含碳量為3.90A，為6.2%左右，從數(shù)據(jù)可以直接看出改造后鍋爐的爐渣含碳量有所降低，這對(duì)提升鍋爐效率有一定的作用。

4.2.2爐膛出口左右煙溫

該臺(tái)鍋爐在改造