低氮燃燒技術改造后的問題及原因

從低氮燃燒技術在大量電站燃煤鍋爐應用實踐證明，降NOx有效且明顯，但鍋爐由于燃用煤種不同，其爐型也不同，NOx的排放水平也不同，低氮燃燒技術在不同爐型上應用后減排效果和產生的問題也不同；其中，四角切圓燃燒鍋爐其本身的NOx的排放水平最低，改造后NOx減排效果最好，產生的其它影響也最小，對沖燃燒鍋爐次之，“W”火焰燃燒鍋爐最差。具體產生的問題和原因分析如下：
1、灰、爐渣可燃物增加，爐效下降
低氮燃燒器改造后，雖然NOx降幅很大，但即使在燃用同一煤種時，飛灰可燃物升幅也較大。主要是低氮燃燒技術采用低溫、低氧燃燒，主燃區的溫度下降較多，控制和推遲煤粉的著火,并降低著火區的氧量，使煤粉燃燼能力下降，燃燒過程延長，飛灰和爐渣可燃物增大。有的改造時，改變了燃燒器一、二次風噴口和燃盡風噴口的面積，造成二次風與一次風的混合延遲，不利于煤粉氣流的著火和燃燒。根據已改造鍋爐試驗數據表明，對于四角切圓燃燒鍋爐飛灰可燃物升幅為0.5—1個百分點，對沖燃燒鍋爐飛灰可燃物升幅為1—1.5個百分點，“W”火焰燃燒鍋爐飛灰可燃物升幅為2—4個百分點，影響鍋爐效率下降0.4—1.6個百分點。
2、蒸汽參數偏離設計值，過、再熱減溫水量增加，屏過或再熱器超溫
鍋爐采用空氣分級低氮燃燒技術改造后，一方面，燃燒延遲，火焰中心上移，爐膛出口煙溫上升，鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫上升，對于原來存在過熱汽溫、再熱汽溫超設計值的問題則加劇，過、再熱減溫水量增加。而另一方面，主燃區溫度降低，爐內溫度分布更加均勻，對于原來爐膛水冷壁的沾污結渣情況嚴重的則會改善，水冷壁吸熱增加，爐膛出口煙溫降低，過熱器溫升、再熱器溫升下降，對于原來存在過熱汽溫、再熱汽溫低的問題則更達不到超設計值。
低氮燃燒技術改造后，產生鍋爐過熱器減溫水量增大的問題較多，因為煤粉燃燒過程延長，加之采用的燃盡風，爐膛出口煙氣溫度升高；同時爐膛溫度下降，爐膛水冷壁輻射吸熱量減少，對流受熱面的吸熱份額增加，導致過熱器減溫水量增加。

3、爐內燃燒工況變差，配煤、配風、穩燃性能下降
因采用低溫、低氧燃燒，爐膛溫度下降，煤粉在低溫缺氧情況下著火推遲,同時燃燼能力下降，爐內燃燒工況較改造前變差，改造前原采用的配煤、配風方式很大程度上不適用，對鍋爐的蒸汽參數、飛灰爐渣、排煙溫度、熱工品質等指標產生新的影響，同時鍋爐低負荷穩燃能力下降。
4、熱工自動控制性能下降，蒸汽參數波動大，機組AGC響應速率慢
低氮燃燒器改造后，在同一煤種下同負荷下，由于燃料在爐內燃燒反應減緩，各級受熱面的煙溫分布和吸熱量發生變化，具體表現有，熱工自動控制遲緩和過調現象明顯增加，導致蒸汽參數波動大；對于一些區域，對機組AGC響應速率要求較高，往往出現AGC響應速率遲緩，不能滿足電網的要求。主要原因是熱工的控制系統定值、控制曲線沒有進行相應的優化調整，如：原靜態、動態負荷—煤量控制曲線，制粉系統冷、熱風門解耦控制系統，減溫水自動控制系統；一次調頻鍋爐主控前饋系統。
5、燃燒器上部水冷壁區域高溫腐蝕加劇，過熱器產生結焦
鍋爐水冷壁高溫腐蝕現象在對沖燃燒和“W”火焰燃燒鍋爐上較為突出，主要是燃燒器區水冷壁存在著較強的還原性氣氛如CO、H2S等，燃燒區域氧含量在2%以下會產生大量CO，由于低氮燃燒其中采用了低氧燃燒，勢必會使增加CO的產生，加劇水冷壁區域高溫腐蝕。
因增加了高位燃盡風，在總風量不變的情況下，二次風量減小，導致煤粉缺氧燃燒，一次風與二次風摻混時間都發生推遲,使得爐內煤粉燃燒過程拉長，爐膛火焰中心上移,相應爐膛出口煙溫升高，未能燃燼的成分隨氣流上升到上部區域與燃盡風等強烈混合，在此區域開始劇烈燃燒，造成此區域溫度高，容易引起過熱器超溫、結焦和積灰。
6、鍋爐煤種適應性變差
低氮燃燒器改造后，經過燃燒優化調整，在一定程度上能使NOx的排放水平和鍋爐經濟性取得較好匹配，但鍋爐燃用煤種發生變化后，原先鍋爐經濟指標和環保指標的平衡關系旋即被打破，如：高熱值、高揮發分煤種時，NOx的排放濃度雖略有增加但較易調整控制，也伴隨著出現燃燒器噴口易結焦、過熱器易超溫、過熱減溫水量增加等現象；當燃用劣質煤或水分偏大的煤種時,NOx的排放濃度雖略有降低但調整控制較困難，特別是上層燃燒器煤質較差時,再熱器超溫情況明顯增加等。