鲍永武

摘 要：现阶段，我国电力能源结构依旧以燃煤火力发电为主。燃煤锅炉在启炉以及低负荷运行的过程中需要以油料作为辅助燃料。这一过程不仅会形成成本的剧增，而且会形成环保指标的超标与炉体运行安全的隐患。因此，基于微油点火技术以及低氮燃烧技术的研究与应用受到社会各界的关注。本文以此为研究对象，探究其具体技术的理论与应用，希望能够为下一步电厂锅炉改造提供必要思路与指导。

关键词：低氮燃烧；微油点火；燃煤锅炉；电厂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.171

1 引言

經过改革开放后多年的建设，目前我国在发电总量、电网建设等领域均处于国际先进水平。然而受限于我国的能源结构，现阶段发电行业依旧以燃煤火力发电为主，并积极发展其他清洁能源发电模式。在众多的火力发电厂中，煤粉炉成为主要的热源设备。该类别设备通过喷射煤粉的方式提高燃烧效率，进而获得更为稳定的热能输出。然而，基于煤粉的燃烧特性，其在低负荷以及启炉的过程中需要通过大量的燃油予以辅助。而这一阶段不仅造成了大量成本的浪费，也形成了大范围的环境污染。据统计，在在线数据超标的时段中，有超过80%的超标行为出现在低负荷及启炉中的燃油参与燃烧过程中。这为微油及低氮燃烧的研究奠定了必要基础。

2 微油点火及低氮燃烧技术

从经济与环保的角度考量，微油点火以及低氮燃烧在技术理论层面上是可行的，具体技术分析如下：

在微油点火方面：现阶段燃煤锅炉已经部分实现了小油枪点火的技术布局。对该技术进一步加以升级改造，以达到进一步降低油耗的目的，从而完成微油点火的技术改革。从实际技术的应用效果来看，单支油枪油耗控制在40kg/h以内，可以被称之为微油油枪。此项技术的核心关键分为如下三个方面：一是需要通过对燃烧器进行重新布局设计，在原有的二级燃烧室基础上，形成三级燃烧结构单元，进而使得煤粉的触热面积得到有效增加，燃油燃烧机点火效能得到充分的释放；二是在三级分级燃烧室的涉及框架下进一步提高煤粉浓缩技术，使得风-煤混合物的综合燃点有效降低，从而降低点火难度，此外对于煤粉的浓缩还有助于煤粉燃烧后热量的释放，有效的缩短燃油点火的持续时长；三是形成“契型”燃烧室开放结构，不仅可以使得煤粉在炉内得到充分的燃烧，同时经过三级燃烧室结构后煤粉燃烧所产生的热量能够形成更大的辐射单位，进而增加点火效果。

在低氮燃烧方面：燃煤锅炉内煤炭燃烧的过程中会产生大量的氮氧化物，其中以一氧化氮、二氧化氮、氧化亚氮等为主，是主要的大气污染物。环保部门也对烟气中的氮氧化物排放进行实时监控，并征收对应因子下的环境税。低氮燃烧的核心目的是在保障锅炉正常运行工况的前提下形成更小的氮氧化物排放，从而达到节约成本、保护环境的根本目的。从低氮燃烧的技术角度来看，氮氧化物中占比最高的一氧化氮来源有两个方面：一方面是空气中的氮气在燃烧室高温情况下会生产一氧化氮；另一方面则是空气中的氮气与煤粉燃烧过程中所产生的其他化合物（如碳氢离子团等）形成氧化反应生产一定量的氮氧化物。这两种来源所贡献的氮氧化物占排放总量的95%以上。而低氮燃烧则是需要对上述两个过程进行有效的工程控制。就具体的技术而言大致可以采取如下两种方式：一种是利用燃烧控制技术降低氮氧化物的产生。在炉内进行区域划分，除点火区域外形成燃烧区、再燃区和燃烬区。按照不同的化学反应特征来进行炉内环境调节。燃烧区控制空气的通气量，使其保持在氧气不足的状态，这一阶段下产生的氮氧化物会与由于不充分燃烧而产生的碳氢化合物结合，以氮气的形式进行释放。在再燃区则采用低温烟气通入的方式来控制炉内含氧量，在抑制氮氧化物形成的基础上还能够对烟气中的可燃物质及氮氧化物产生一定的回收去除效果。另一种则是采用化学方法对烟气中的氮氧化物进行有效去除，如在烟道中加装选择性催化还原等装置与设备，将烟气中的氮氧化物转化为氮气进行排放，从而达到消除氮氧化物污染因子的根本目的。

3 微油点火及低氮燃烧应用建议

上文对微油点火及低氮燃烧的理论技术进行了系统总结，而在实际改造与应用过程中我们需要从如下两个方面加以注意：

第一，在微油点火技术的改造应用过程中要明确点火器的结构特点，尤其是对其点火效能的节点控制进行严密的理论分析。以此为基础对燃烧器进行改造时还应该注意在结构改变的过程中核心目的是通过热能的释放及其与煤粉压缩之间的互动关系入手，不可为了降低油耗而产生总体功率的下降。与此同时，在具体分析与改造点火器的过程中可以设置燃烧室调节装置，以应对不同煤粉品质的变化，达到可持续的应用效果。

第二，在低氮燃烧改造过程中要客观分析锅炉结构特征以及燃煤品质特性。以此为基础对分级燃烧结构进行合理规划。其规划与改造核心是不降低燃烧效率的同时控制不同炉室内的燃烧温度，从而降低氮氧化物的产生。具体而言，一是利用通风与烟气混合气的对比区分混合燃烧物的浓相与淡相。浓相进入主燃室通过充分燃烧形成有效的热量释放，淡相进入燃烬区域，通过二次通风的方式进一步释放余热；二是烟气经过烟道冷却后作为混合气方式进入到通风体系，通过可控的通气量与氧气间产生有效平衡，提供将烟气中部分氮氧化物二次还原的机会；三是需要做好近壁温度规划，此部分温度相对较低，可以作为烟气循环与排放的理想路线予以应用规划。这一路径下可以适当提高氧含量以避免高温腐蚀现象的出现，同时还能够进一步利用氧化还原反应将氮氧化物转化为氮气进行排放。

4 总结

微油点火及低氮燃烧是控制锅炉运行经济特性的重要指标，在现阶段得到了越来越多的重视。在此种背景下，本文以燃煤锅炉为研究对象，系统分析了微油点火与低氮燃烧的相关技术与理论要点，并从实际改造应用的视角下提出了两方面注意事项。希望通过本文的研究能够为下一步电厂锅炉升级改造提供必要理论基础与实践指导。

参考文献：

[1]杨岗，孙建强.煤粉锅炉微油点火低氮燃烧技术的理论研究[J].应用能源技术，2018（02）：28-30.

[2]杨岗，孙建强.微油点火低氮燃烧器在火力发电厂的应用[J].电子技术与软件工程，2018（04）：231.