随着电力工业的快速发展，发电厂烟气NO_x的排放指标已列入国家环保监测范围，《GB13223—2011火电厂大气污染排放标准》明确规定：燃煤机组NO_x质量浓度应控制在100mg/m³以下^[1]。如何控制燃煤电厂NO_x的生成量，已成为各电厂的主要研究课题^[2]。本文就内蒙古京隆发电有限责任公司（以下简称京隆公司）2×600MW亚临界燃煤机组锅炉低氮燃烧技术改造进行介绍，为其他电厂提供借鉴。1 锅炉燃烧特性及存在的问题

京隆公司2×600MW机组锅炉为上海锅炉厂设计生产的四角切圆燃烧锅炉，采用早期的低氮燃烧技术，设计燃用烟煤；配置WR型垂直浓淡燃烧器，燃烧器顶部仅有2层紧凑燃尽风CCOFA用于调节汽温及炉膛出口烟温偏差，对NO_x排放的控制能力较弱。

日常运行中锅炉排放的NO_x质量浓度为500～700mg/m³，远高于国家污染物排放要求的限值^[1]，因此必须进行脱硝改造。另外，在锅炉运行过程中存在轻微结焦、掉渣现象；煤粉燃尽性较好，飞灰可燃物质量分数在1.3%以下；排烟温度较低，锅炉效率略高于设计保证值；日常煤质波动较大，但煤质挥发分较高（约为38%），有利于燃烧方式改进后NO_x的控制及煤粉的着火和燃尽。2 改造方案

由于机组锅炉燃烧系统调节控制能力较弱，首先需要进行低氮燃烧改造，以达到脱硝系统入口烟气要求（即省煤器出口NO_x质量浓度为300mg/m³以下），为最终实现脱硝后排放的NO_x质量浓度低于100mg/m³的目标提供条件。

本次改造采用分级燃烧技术，炉内燃烧器采用纵向三区布置方式，以扩大锅炉的燃烧空间，有效降低炉内温度峰值；一、二次风采取横向双区布置方式，同时调整一、二次风的风量和风速，使燃烧火焰向中心区偏移，形成贴壁欠氧燃烧。具体方案如下。2.1 燃烧器为纵向三区布置

炉内燃烧器采用纵向三区布置方式（见图 1所示），其主要特点是增加了SOFA燃烧器部分（在主燃烧器上方约6.5m处新增加7层SOFA喷口，形成燃尽区）。通过增加SOFA燃烧区，燃烧区域从下至上分为3个区，即主燃烧区（集中氧化还原区，风量占总风量的70%~80%）、主还原区、燃尽区（风量占总风量的20%~30%）。主燃烧器采用CE大风箱结构模型，从大风箱的横断面处加入隔板，形成若干风室。在各风室出口处，自上而下依次布置14个二次风燃烧器喷嘴，可上下摆动30°。SOFA燃烧器参照CE的风箱结构，由隔板将风箱分成7个风室，SO⁃FA喷嘴可通过远程控制实现上下-20°~20°摆动，就地左右-10°~10°摆动。

图1(Figure 1)

图 1 燃烧器纵向三区分布示意图

炉内采用纵向三区空气分级燃烧布置形式后，燃烧区域比原来有所增加，炉内温度峰值由1500℃降至1300℃），极大地降低了NO_x与飞灰可燃物的生成量。2.2 一、二次风成横向双区布置

一、二次风采用横向双区燃烧布置。具体措施如下：调整主燃烧区一次风与二次风射流方向与夹角，一次风仍按逆时针方向切入，二次风按顺时针反向切入，二次风喷口较改造前有所减小，射流方向与一次风形成7°夹角。两层一次风之间布置贴壁风喷口，形成横向空气分级燃烧方式（见图 2）。在设计横向双区布置方式时，布置燃烧器贴壁风喷口，将燃烧器喷口上层一次风喷口设计为下浓上淡一次风喷口，下层设计为上浓下淡一次风喷口。节点功能区如图 3所示。

图2(Figure 2)

图 2 一、二次风横向双区布置示意图

图3(Figure 3)

图 3 节点功能区示意图

燃烧器改造产生的一、二次风风道阻力分别为0.604kPa和0.907kPa，可以忽略不计。改造后一次风与二次风的风速与风率见表 1所示。从表 1可以看出：二次风量主要集中在辅助风区与燃尽风区，二次风速大于一次风速，与锅炉燃烧方式（纵向三区与横向双区）相一致。

表1(Table 1)

表 1 改造后燃烧器风速及风率分配

表 1 改造后燃烧器风速及风率分配

选用京隆公司主要燃用的包头煤进行燃烧调整试验分析，煤质数据如表 2所示。

表2(Table 2)

表 2 包头煤煤质分析

表 2 包头煤煤质分析

经过燃烧调整后，选取锅炉的典型运行状态进行燃烧前、后的数据比较，各工况的典型数据如表 3所示。

表3(Table 3)

表 3 各负荷下燃烧器改造前、后燃烧调整试验结果

表 3 各负荷下燃烧器改造前、后燃烧调整试验结果

通过数据分析可以发现，各负荷段排放的NO_x质量浓度显著降低，降幅最大达到388mg/m³，可控制其省煤器出口NO_x质量浓度低于300mg/m³。由于火焰中心的升高，过热减温水与再热减温水量有所增加，增幅最大达到11t/h，没有出现大幅增加减温水量的情况。由于燃烧的推迟，飞灰可燃物质量分数最大仅增加0.1%左右；炉渣可燃物质量分数略有增大，不超过0.1%；锅炉热效率基本维持不变，燃烧调整达到一个合理的平衡点。在此情况下，若再提高锅炉热效率、减少减温水量、降低飞灰可燃物质量分数，势必会增加NO_x生成量^{[3, 4]}。5 结语

经燃烧器改造，京隆公司2号锅炉达到了洁净燃烧技术要求，可控制其省煤器出口NO_x质量浓度低于300mg/m³；锅炉热效率基本维持不变，同时解决了锅炉结焦问题。在锅炉实际运行过程中，要达到NO_x最低排放浓度控制与最优锅炉热效率的双重标准，还需要做更深入的研究^[5]。