新疆電力技術2023年第2期總第109期
· 56 ·
圖 1 空氣分級燃燒示意圖
圖1為空氣分級燃燒示意圖。在距燃燒器上方一定高度處開設一層或兩層遠離型燃盡風噴口（sofa），將助燃空氣沿爐膛軸向(即煙氣流動方向)分級送入爐內，使燃料的燃燒過程沿爐膛軸向分級分階段進行。在第一階段，將從燃燒器供入爐
1.2 煤燃燒過程中影響no x 生成的主要因素
煤燃燒過程中no x 生成分為燃料型、熱力型和瞬時型。其中燃料型佔到80%左右，受燃燒空氣量
新疆電力技術
2011 年第 2 期總第 109 期的影響很大；其餘的屬於熱力型 nox，是空氣中的氮氣在高溫條件下與氧氣發生反應生成 nox。圖 2 是空氣過量係數與 nox 轉化率的關係，可以看出隨著空氣過量係數降低 nox 轉化率降低，但過低的空氣係數會導致噴入大量的燃盡風後爐膛溫度降的過低，煤粉燃燒不充分，主蒸汽溫度無法維持正常水平。 現有空氣分級燃燒技術主燃燒區空氣過量係數分為淺度、中度、深度空氣分級，分別為：
0.9、 0.75、0.
61。圖 3 是不同溫度下的 nox 轉化率，溫度越高 nox 轉化率越大。圖 3 中的橫座標是反應時間， 可以看出煤粉燃燒過程中 80%氮化物轉化成 nox 的時間為 0.
5s。煤的燃燒，首先是揮發份的燃燒， 然後是固定碳的燃燒，在揮發份燃燒完畢後，沒有可燃燒的氮化物，就不會生成燃料型 nox。因此絕大部分 nox 的生成時間需要 0.
5s，在 nox 生成時間內控制煤粉的燃燒氣氛，就可以抑制大部分 nox 的生成。 2 應用兩段式空氣分級燃燒技術改造的技術路線圖 3 nox 轉化率與溫度及反應時間的關係及方法 2.1 改造的技術路線煤粉鍋爐的燃燒過程缺乏細化的計算方法， 在相關資料和規程中對於燃燒器通過一些經驗引數的選取進行的設計， 利用空氣分級燃燒改造的時候也應該遵守這些原則。
空氣分級燃燒改造的技術路線圖是從 5 台次燃燒器改造的實踐工作中總結出的，能夠適用於燃燒器改造，有利於低 nox 燃燒技術在改造工程上的推廣應用。 四角切圓煤粉鍋爐應用低 nox 燃燒技術的技術路線圖見圖 4。
圖 2 不同空氣過量係數下的 nox 轉化率曲線確定主燃區空氣過量係數，理論空氣量計算 sofa 風量選取 sofa 風速對二次風角度，面積做一定的改造核算原設計爐內空氣動力場的平衡度計算主燃燒區煙氣流速設計 sofa 噴口尺寸、個數、及布置方式設計 sofa 的安裝角度計算新燃燒系統的爐內空氣動力場平衡度選取 sofa 的高度進行最終設計若平衡度大於原燃燒系統，重新選區 sofa 角度圖 4 應用低 nox 燃燒技術燃燒器改造的技術路線圖 · 57 ·
新疆電力技術
2011 年第 2 期總第 109 期
2.2 主燃區空氣過量係數的確定方法當主燃區空氣過量係數為0.7時,nox減排效果最佳， 但過低的空氣過量係數會影響到爐內空氣動力場的組織，同時在採用棗核型二次後，能夠形成徑向分級，緩解一二次風在燃燒初期的混合，降低一次燃燒的空氣量。
爐型的大小也影響到空氣過量係數選擇，鍋爐容量大，燃燒器層數多，爐內空氣動力場組織靈活， 能夠選擇較低的主燃區空氣過量係數，反之小型鍋爐需要選擇較高的空氣過量係數。 因此爐內空氣過量係數在綜合各方面影響後選擇。經過本次研究推薦420t/h 以下的鍋爐選取 0.
9～1.0，420t/h以上的鍋爐選取0.8～0.
9。 2.3 主燃燒區煙氣流速的計算方法見式2。
2.5 sofa 風量、風速、尺寸、層數的設計 sofa 的風量按式 4 計算 qsofa=qll×(1.2-a1) 式中：
qsofa——燃盡風的質量流量 qll——理論空氣質素 a1——主燃區空氣過量係數計算質量流量後換算成體積流量， 為使燃盡風具有穿透力， 設計燃盡風風道時應儘量減少彎頭的設計，減少從風箱引入燃盡風噴口的距離，風道的面積大於 sofa 噴口的面積 1.2 倍以上。選取 sofa 風速為 50m/s（由於風壓原因，一般無法實現更高的風速） 根據體積流量與選取的風速計算 sofa 總 ， （4）
wy =
b jv y l1l 2
×273 + 0.925 ′′ × a 273
×101 .325 （2） p
尺寸。即使鍋爐容量小於 420t/h，一般也將設計為兩層以上，這樣在低負荷下，只投入一層 sofa, 保持 sofa 高風速，具有強穿透力。 sofa 噴口可設計成上下左右擺動的形式，對調節主蒸汽溫度偏差， 控制火焰高度能起到一定的作用，但通常設計成固定形式的即可。
採用可擺動形式的噴口宜設計成正方形，固定形式的噴口宜設計成圓形，可提高氣流剛度和穿透力，提高燃盡效果。 2.6 sofa 安裝角度的設計 sofa 選擇與氣流旋轉方向反切安裝，安裝切圓初步選取與原二次風切圓大小一致或略大於原切圓大小，計算過平衡度之後做調整。
2.7 爐內空氣動力場的平衡度計算方法見式 5，該式的意義是所有正切與反切的空氣動量之比，應用導流板改造後， 計算時式中： wy——煙氣在爐內的平均上公升速度 bj——鍋爐計算燃料消耗量，kg/s; vy——煙氣體積，計算值，m /kg(標準狀態)； l1,l2——爐膛截面的深度與寬度，單位為m； p——當地大氣壓力，pa；
3 ′′ ——爐膛出口溫度，℃； a ——理論燃燒溫度，℃。
2.4 sofa高度的選取經分析煤粉燃燒的氮氧化物轉化曲線，前0.5 秒是控制氮氧化物生成的關鍵時間。
選取的sofa 原則上應保證最上層一次風至最下層sofa的煙氣停留時間大於0.5s。 在停留時間保證的基礎上為了保證噴入sofa後燃燒充分， sofa高度又應低於最上層燃盡風與折焰角的中心線。
煙氣速度應用式3計算。 τ=l3/wy 式中： l3——燃燒器上排一次風噴嘴中心至燃盡風中心距離 （3）
將被改造的噴口分成部分計算。
1 b a 2 + b 2 sin(α 1 tg 1 ) 2 a φ = in=1 1 （5） 2 2 2 1 b ∑ ( ρ j f j v j ) 2 a + b sin(tg a α 2 ) j =1
∑ (ρmi
f i vi2 )
· 58 ·
新疆電力技術
2011 年第 2 期總第 109 期式中：
3 總結 3.1 採用空氣分級燃燒改造，要對鍋爐的燃燒機理和燃燒調整具有較深的認識， 從分析被改造鍋爐的燃燒器現狀入手，在改造前應考慮鍋爐主蒸汽溫度、結焦情況等。若鍋爐主蒸汽溫度偏低、易結焦分級燃燒主燃區空氣過量係數應適當選小一些， 或者對主燃燒區燃燒器進行改造以彌補因分級燃燒引起的主蒸汽溫度降低的問題。
3.2 sofa 噴口的高度選取以煤粉在還原區停留 0.5m 為依據， 但為保證有足夠的時間時燃盡， sofa 噴口安裝高度也不應高於折焰角與最上層一次風的中心線。
3.3 設計改造方案前應對現場進行充分考察，考慮現場鋼架、防爆梁、樓梯平台、管道等裝置位置對 sofa 噴口的安裝和風道的引入造成的不便，sofa 噴口也可採用牆式布置。 參考文獻 [1] 胡蔭平，徐有寧等.
電站鍋爐手冊.中國電力出版社,2005. [2] 史明武，韓明輝等.
現代電站鍋爐技術及其改造. 中國電力出版社,2006. 氣流方向 [3] 伍昌鴻，李德暖等.
300 mw 機組鍋爐低氮燃燒的改造. 廣東電力,2008(3). [4] 安恩科， 史萌等.
電站鍋爐高效超低 nox 排放控制技術. 鍋爐技術,2006(3). [5] jb/t 10440-2004.
大型煤粉鍋爐爐膛及燃燒器效能設計規範
3f i , f j ——分別代表與動力場方向相同和相反的氣流流量，m /s; a,b——分別代表爐膛寬度和深度，m； α 1,α 2——分別代表與動力場方向相同和相反的燃燒器角度。 2.8 原二次風角度面積的改造對原二次應縮小一定的面積， 使改造後二次風的總面積接近改造前的水平，彌補引出 sofa 後風量減小帶來的風速減小的問題， 但最上兩層不宜縮小，最上兩層起到壓制火焰、初步分級效果，若縮小面積不利於 nox 減排和煤粉的燃盡。
縮小各二次風噴口面積時， 應注意二次風與一次風的間距不能因為縮小面積而變得過大， 過大會引起一次風捲吸熱煙氣，造成噴口結焦。 原二次的改造還應注意防止鍋爐因主燃區缺氧燃燒引起的爐膛結焦， 通常可在二次風內加裝導流板，使一部分二次風以 15°至 20°大角度的方向噴出，達到使水冷壁區域富氧，防止結焦，導流板形式如圖 5 所示。
圖 5 二次風噴口導流板改造示意圖
· 59 ·
水泥窯低氮燃燒改造方案
低氮燃燒器工藝流程 燃料型nox是在煤粉著火的階段生成的，改變燃燒器結構來改變燃燒方式降低nox的生成是非常實用的脫硝方法。據統計低nox燃燒器一般可以降低35 的氮氧化物。相對於傳統的燃燒方式，低nox燃燒器是通過時間上延遲燃料 空氣的混合，在空間上隔離燃料 空氣的過早充分接觸，以營造乙個富燃料 ...
低氮燃燒器改造的優缺點
1 低負荷燃燒平穩。因為減少了下部風量，使燃料在低濃度燃燒時，也非常平穩。甚至可以做到40 負荷穩定燃燒。2 低負荷時，爐膛火焰充滿度較好。水冷壁吸熱均勻。3 由於拉伸了燃燒區域，減弱了部分燃燒強度，在一定時間內，抑制了nox的形成。缺點 1 由於減弱了下部爐膛的進風量，使下二次風的託扶能力減弱，排...
小型鍋爐低氮改造技術說明
煙台龍源電力技術股份 2012 11 一 概述 為響應國家 節能減排 號召，進一步降低鍋爐氮氧化物排放濃度，全國電廠都在進行鍋爐低氮燃燒改造。我公司在這一領域起步最早，一直處於國內領先地位。目前，我公司的鍋爐低氮改造技術主要有三種 一是雙尺度低氮燃燒技術，主要針對四角切圓機組，通過空間尺度上的改造和...