低氮燃烧技术改造后的问题及原因

从低氮燃烧技术在大量电站燃煤锅炉应用实践证明，降NOx有效且明显，但锅炉由于燃用煤种不同，其炉型也不同，NOx的排放水平也不同，低氮燃烧技术在不同炉型上应用后减排效果和产生的问题也不同；其中，四角切圆燃烧锅炉其本身的NOx的排放水平最低，改造后NOx减排效果最好，产生的其它影响也最小，对冲燃烧锅炉次之，“W”火焰燃烧锅炉最差。具体产生的问题和原因分析如下：
1、灰、炉渣可燃物增加，炉效下降
低氮燃烧器改造后，虽然NOx降幅很大，但即使在燃用同一煤种时，飞灰可燃物升幅也较大。主要是低氮燃烧技术采用低温、低氧燃烧，主燃区的温度下降较多，控制和推迟煤粉的着火,并降低着火区的氧量，使煤粉燃烬能力下降，燃烧过程延长，飞灰和炉渣可燃物增大。有的改造时，改变了燃烧器一、二次风喷口和燃尽风喷口的面积，造成二次风与一次风的混合延迟，不利于煤粉气流的着火和燃烧。根据已改造锅炉试验数据表明，对于四角切圆燃烧锅炉飞灰可燃物升幅为0.5—1个百分点，对冲燃烧锅炉飞灰可燃物升幅为1—1.5个百分点，“W”火焰燃烧锅炉飞灰可燃物升幅为2—4个百分点，影响锅炉效率下降0.4—1.6个百分点。
2、蒸汽参数偏离设计值，过、再热减温水量增加，屏过或再热器超温
锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造后，一方面，燃烧延迟，火焰中心上移，炉膛出口烟温上升，锅炉的过热汽温、再热汽温上升，对于原来存在过热汽温、再热汽温超设计值的问题则加剧，过、再热减温水量增加。而另一方面，主燃区温度降低，炉内温度分布更加均匀，对于原来炉膛水冷壁的沾污结渣情况严重的则会改善，水冷壁吸热增加，炉膛出口烟温降低，过热器温升、再热器温升下降，对于原来存在过热汽温、再热汽温低的问题则更达不到超设计值。
低氮燃烧技术改造后，产生锅炉过热器减温水量增大的问题较多，因为煤粉燃烧过程延长，加之采用的燃尽风，炉膛出口烟气温度升高；同时炉膛温度下降，炉膛水冷壁辐射吸热量减少，对流受热面的吸热份额增加，导致过热器减温水量增加。

3、炉内燃烧工况变差，配煤、配风、稳燃性能下降
因采用低温、低氧燃烧，炉膛温度下降，煤粉在低温缺氧情况下着火推迟,同时燃烬能力下降，炉内燃烧工况较改造前变差，改造前原采用的配煤、配风方式很大程度上不适用，对锅炉的蒸汽参数、飞灰炉渣、排烟温度、热工品质等指标产生新的影响，同时锅炉低负荷稳燃能力下降。
4、热工自动控制性能下降，蒸汽参数波动大，机组AGC响应速率慢
低氮燃烧器改造后，在同一煤种下同负荷下，由于燃料在炉内燃烧反应减缓，各级受热面的烟温分布和吸热量发生变化，具体表现有，热工自动控制迟缓和过调现象明显增加，导致蒸汽参数波动大；对于一些区域，对机组AGC响应速率要求较高，往往出现AGC响应速率迟缓，不能满足电网的要求。主要原因是热工的控制系统定值、控制曲线没有进行相应的优化调整，如：原静态、动态负荷—煤量控制曲线，制粉系统冷、热风门解耦控制系统，减温水自动控制系统；一次调频锅炉主控前馈系统。
5、燃烧器上部水冷壁区域高温腐蚀加剧，过热器产生结焦
锅炉水冷壁高温腐蚀现象在对冲燃烧和“W”火焰燃烧锅炉上较为突出，主要是燃烧器区水冷壁存在着较强的还原性气氛如CO、H2S等，燃烧区域氧含量在2%以下会产生大量CO，由于低氮燃烧其中采用了低氧燃烧，势必会使增加CO的产生，加剧水冷壁区域高温腐蚀。
因增加了高位燃尽风，在总风量不变的情况下，二次风量减小，导致煤粉缺氧燃烧，一次风与二次风掺混时间都发生推迟,使得炉内煤粉燃烧过程拉长，炉膛火焰中心上移,相应炉膛出口烟温升高，未能燃烬的成分随气流上升到上部区域与燃尽风等强烈混合，在此区域开始剧烈燃烧，造成此区域温度高，容易引起过热器超温、结焦和积灰。
6、锅炉煤种适应性变差
低氮燃烧器改造后，经过燃烧优化调整，在一定程度上能使NOx的排放水平和锅炉经济性取得较好匹配，但锅炉燃用煤种发生变化后，原先锅炉经济指标和环保指标的平衡关系旋即被打破，如：高热值、高挥发分煤种时，NOx的排放浓度虽略有增加但较易调整控制，也伴随着出现燃烧器喷口易结焦、过热器易超温、过热减温水量增加等现象；当燃用劣质煤或水分偏大的煤种时,NOx的排放浓度虽略有降低但调整控制较困难，特别是上层燃烧器煤质较差时,再热器超温情况明显增加等。