一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法与流程

本发明涉及表面微细结构加工、微纳米技术领域，尤其涉及一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法。

背景技术：

21世纪以来，随着工业的迅速发展，火力发电的发展也日渐迅猛，同时火力发电作为用能大户，对于我国工业领域节能降耗至关重要。因此，造价低、高效率的大容量高参数锅炉成为火力发电发展的趋势。现有的关于600mw超临界锅炉的能耗及低氮燃烧改造研究,包括利用数值模拟对锅炉进行的低氮改造方案进行优；以660mw超超临界机组为例,通过燃烧调整及scr运行调整,研究了运行参数对氨逃逸率的影响；以660mw超超临界机组为例，分析运行参数对锅炉效率的影响；基于电厂锅炉改造的试验研究文献的包括对600mw机组对冲燃烧锅炉低氮燃烧改造及运行调整进行了研究。通过更换燃烧器，合理布置燃尽风喷嘴，达到了降低nox排放的效果。文献分别对低氮改造的效果进行了分析，nox排放浓度降幅明显，低氮改造效果显著。

广东某电厂660mw超超临界锅炉机组为国内某锅炉股份有限公司设计制造的660mw超超临界燃煤锅炉，锅炉2011年投运。为了解决长时间运行导致的锅炉存在nox排放偏高、侧墙高温腐蚀、燃烧器区域结焦和部分燃烧器磨损等、烟气中飞灰含碳及co排放浓度偏高。等问题进行了锅炉燃烧器及燃烧风量改造，同时在改造后进行了风量调整，氧量调整的诊断试验，以验证改造的准确性。

因此本发明提出一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法，从而为火电厂超超临界前后对冲锅炉燃烧优化调整提供了一种可行的技术手段，具有十分重要的工程应用价值。

技术实现要素：

本发明提出一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法，从而为火电厂超超临界前后对冲锅炉燃烧优化调整提供了一种可行的技术手段，具有十分重要的工程应用价值。

本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法，包括：

s1：根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；

s2：根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

优选地，所述步骤s2具体包括：

获取检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据；

通过计算比较运行氧量数据中的中间氧量和两侧墙氧量之间的大小，若运行氧量数据中的中间氧量大于运行氧量数据中的两侧墙氧量，则执行下一步；

根据预设的燃尽风风门开度数据值调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

优选地，所述下层ofa燃尽风就地挡板包括：下层ofa燃尽风旋流风就地挡板、下层ofa燃尽风直流风就地挡板。

优选地，所述步骤s2之后还包括：

s3：根据上层燃尽风风箱挡板开大指令将上层燃尽风风箱挡板的开度调节上升至100％。

优选地，所述步骤s2之后还包括：

s4：根据下层燃尽风风箱挡板调节指令将下层燃尽风风箱挡板的开度调节至100％。

优选地，所述步骤s2之后还包括：

s5：根据外二次风风门挡板开大指令将燃烧器的外二次风风门挡板调节开大至75％。

优选地，所述步骤s2之后还包括：

s6：根据氧量控制指令将脱硝进口氧量调节至3.1％。

优选地，所述步骤s2之后还包括：

s7：根据磨煤机调节指令和磨煤机差压限制范围参数从小到大调节磨煤机分离挡板开度，同时检测煤粉细度，当检测到煤粉为43％时，固定磨煤机分离挡板开度并完成调节。

本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整装置，包括：

氧量调平及检测模块，用于根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；

偏转角及挡板调节模块，用于根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

优选地，所述偏转角及挡板调节模块具体包括：

数据检测单元，用于获取检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据；

氧量比较单元，用于通过计算比较运行氧量数据中的中间氧量和两侧墙氧量之间的大小，若运行氧量数据中的中间氧量大于运行氧量数据中的两侧墙氧量，则执行偏转角及挡板调节单元；

偏转角及挡板调节单元，用于根据预设的燃尽风风门开度数据值调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法，包括：根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。本发明实施例调整燃尽风就地挡板后，两侧氧量略有提高，炉膛宽度分布较调平前均匀，锅炉排放烟气中的co大幅下降，为火电厂超超临界前后对冲锅炉燃烧优化调整提供了一种可行的技术手段，具有十分重要的工程应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1a为本发明实施例用于说明改造前的电厂燃尽风布置情况；

图1b为本发明实施例用于说明改造后的电厂燃尽风布置情况；

图2为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的一个实施例的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的应用例中炉膛宽度方向氧量分布图；

图4为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的另一个实施例的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的另一个实施例的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的应用例中改变上层燃尽风风箱挡板开度的关系图；

图7为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的应用例中改变二次风风门挡板的关系图；

图8为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的应用例中nox随氧量变化的关系图；

图9为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的应用例中锅炉效率随氧量变化的关系图；

图10为本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的应用例中改变煤粉细度的关系图。

具体实施方式

本发明提出一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法，从而为火电厂超超临界前后对冲锅炉燃烧优化调整提供了一种可行的技术手段，具有十分重要的工程应用价值。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，对本发明实施例的领域进行说明：

现代的电厂设计采用第一代opcc旋流煤粉燃烧器，前后墙布置，组织对冲燃烧。本次燃烧器改造采用最新低nox旋流燃烧器技术，主要由一次风弯头，一次风管，内二次风装置，外二次风装置(含调风器，调节机构)，煤粉浓缩器，稳焰环，扩锥、燃烧器壳体等零部件组成，改造后燃烧器将原始燃烧器中调风器改为采用中心直流风外加外周定向旋流风结构，使未燃尽的碳和烟气被旋流风圈在炉膛中央，防止燃烧器结焦及高温腐蚀。

现有的电厂一般会对于燃尽风进行改造，为了强化锅炉高度方向的深度燃烧，达到降低nox的目的，在原来设计的燃尽风上层新增加一层与原布置燃尽风相同的直流燃尽风(前/后墙各6只燃烧器)；同时为了进一步降低nox排放量，重新设计并增大了燃尽风量，使燃尽风量达到锅炉风量19％左右，改造前后燃尽风分布如图1a(改造前)和图1b(改造后)所示。但是，进行改造后的电厂的领域仅仅是本实施例中的一种应用场景，改造前的电厂的领域也可以通过本发明提供的方法进行应用，也是本发明实施例的一种应用场景。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的一个实施例，包括：

s1：根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；

s2：根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法，包括：根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。本发明实施例调整燃尽风就地挡板后，两侧氧量略有提高，炉膛宽度分布较调平前均匀，锅炉排放烟气中的co大幅下降，为火电厂超超临界前后对冲锅炉燃烧优化调整提供了一种可行的技术手段，具有十分重要的工程应用价值。

根据上述的本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的一个实施例进行应用，获得应用例如下：

保持总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，调整层风门开度如表1，测试运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量。

表1

在脱硝入口处选取8个烟气取样口，进行测试，利用烟气分析仪分析烟气成分如表2。

表2

由表2可知在锅炉运行过程中，炉宽氧量分布呈现出炉膛中间氧量高,两侧墙氧量低的规律，同时co排放量偏高。为了提升靠近两侧墙烟气含氧量，使整体氧量分布更加均衡，降低co。调整上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风的旋流风和直流风等就地挡板，调整后燃尽风风门开度如表3。

表3

调整挡板后在脱硝入口处选取8个烟气取样口，进行氧量测试，从锅炉炉膛出口测量烟气成分及图3中可以看出，调整燃尽风就地挡板后，两侧氧量略有提高，炉膛宽度分布较调平前均匀这是因为调整开度和偏转角后，减轻ofa直流风和ofa燃尽风风出口扭转残余并能降低nox排放量；锅炉排放烟气中的co大幅下降，从535ppm下降至225ppm。虽然整体co不高，但在氧量较低的炉膛两侧co含量相对较高。

以下将对本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的另一个实施例进行详细的描述。

请参阅图4，本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的另一个实施例，包括：

201：根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；

202：获取检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据；

203：通过计算比较运行氧量数据中的中间氧量和两侧墙氧量之间的大小，若运行氧量数据中的中间氧量大于运行氧量数据中的两侧墙氧量，则执行下一步；

204：根据预设的燃尽风风门开度数据值调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

下层ofa燃尽风就地挡板包括：下层ofa燃尽风旋流风就地挡板、下层ofa燃尽风直流风就地挡板。

本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法，包括：根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。本发明实施例调整燃尽风就地挡板后，两侧氧量略有提高，炉膛宽度分布较调平前均匀，锅炉排放烟气中的co大幅下降，为火电厂超超临界前后对冲锅炉燃烧优化调整提供了一种可行的技术手段，具有十分重要的工程应用价值。

以下将对本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的另一个实施例进行详细的描述。

请参阅图5，本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的另一个实施例，包括：

301：根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；

302：根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

303：根据上层燃尽风风箱挡板开大指令将上层燃尽风风箱挡板的开度调节上升至100％。

304：根据下层燃尽风风箱挡板调节指令将下层燃尽风风箱挡板的开度调节至100％。

305：根据外二次风风门挡板开大指令将燃烧器的外二次风风门挡板调节开大至75％。

306：根据氧量控制指令将脱硝进口氧量调节至3.1％。

307：根据磨煤机调节指令和磨煤机差压限制范围参数从小到大调节磨煤机分离挡板开度，同时检测煤粉细度，当检测到煤粉为43％时，固定磨煤机分离挡板开度并完成调节。

以下将对本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整方法的另一个应用例进行说明：

应用了步骤301～307后，得到应用例如下：

(应用步骤303)在将氧量调平后与660mw负荷下对机组进行变风量(上层燃尽风)分析试验。上层燃尽风风箱挡板从30％逐渐升至100％，测试得锅炉炉膛出口烟气成分及飞灰化验结果如图6。

由图6可见，上层燃尽风风箱挡板开大后，nox排放从259.3mg/nm3先升后降至240.7mg/nm³，因为增加燃尽风使得主燃区氧浓度降低，还原性氛围增强另外主燃区温度因增设燃尽风也有所减小。但是总的降幅不大，因为上层燃尽风量增幅不大。上层燃尽风风箱挡板开度增加后，co含量及飞灰含碳量有所下降。这是因为上层燃尽风开大后，上层燃尽风风箱风压更大，对克服上层燃尽风由于安装差异产生的阻力偏差能力更强，所以氧量更加均匀。此外，co下降也与试验过程氧量略高有关。

在660mw负荷下，将下层燃尽风挡板开度从100％调整为30％，其余参数不变。观察下层燃尽风风箱挡板开度对nox以及飞灰的影响。

下层燃尽风风箱挡板从100％关至50％，从50％关至30％，分析锅炉炉膛出口测量烟气成分及飞灰化验结果发现下层燃尽风风箱挡板关小后，nox排放有所上升，从260mg/nm3生至280mg/nm3左右。下层燃尽风风箱挡板开度减少后，co上升，飞灰含碳量上升。这是因为下层燃尽风关小后，下层燃尽风风箱风压变小，使得差异化配风的效果不好。另外，燃尽风量下降后，燃尽风穿透和混合能力变差，也会导致co上升。

在660mw负荷下进行变风量(外二次风)分析试验，燃烧器的外二次风风门挡板从30°开至75°后，测得锅炉炉膛出口测量烟气成分及飞灰化验结果如图7。燃烧器外二次风风门开大后，nox下降，从273.8mg/nm3下降至232.1mg/nm3，燃烧器外二次风旋流强度减弱有利于控制nox的排放[16,17]。燃烧器外二次风风门挡板开度增大后，co含量变化不大，飞灰含碳量降低，主要是由于较高的二次风量有利于碳燃尽。

从之前的试验可以看出，氧量对燃烧的影响不容忽略。因此，在660mw负荷下对机组进行变氧量(脱硝入口氧量)经济性分析试验。控制氧量为2.1％，2.5％，3.1％，3.7％，4.0％，4.4％。得到的锅炉效率及nox排放量如图8、图9所示。

由图8和图9可以看出，在氧量升至3.1％之前，锅炉效率持续升高，但是超过3.1％之后，锅炉效率称下降趋势，整个过程锅炉效率先升后降。随着氧量的降低，锅炉效率先升后降，主要是因为随着氧量的降低，未燃尽的碳含量增大，不完全燃烧热损失增加，而排烟热损失同时也降低。但是，排烟损失降低的幅度远大于不完全燃烧热损失增大的幅度，锅炉效率整体呈上升趋势。随着氧量的继续减少，不完全燃烧热损失增大的幅度大于排烟热损失降低的幅度，锅炉效率呈下降趋势。随着运行氧量的逐渐降低，nox排放逐渐减小，主要是由于氧量降低使得主燃烧器区域热力型和燃烧型nox的生成量大大降低。在氧量为3.1％时，锅炉效率最高且nox排放量接近最低，因此在660mw负荷下，保持脱硝进口氧量在3.1％可以保证锅炉运行状态最佳。

在660mw负荷下对机组进行煤粉分析试验，在磨煤机差压限制范围内调整磨煤机分离器开度。其余参数不变，改变磨煤机分离挡板开度来调整煤粉细度，测得煤粉细度对nox以及飞灰的影响如图10。由图10可见，随着煤粉细度的增加固体不完全燃烧热损失逐渐增加，锅炉效率由93.1％下降至91.4％。这是因为煤粉细度的增加，使的煤粉着火难度增加，在煤粉炉内停留时间不变的情况下，煤粉燃尽程度低，导致锅炉损失升高，锅炉效率降低同时随着煤粉变粗，锅炉内燃烧强度减弱，nox排放有所降低，从296mg/nm3下降至245mg/nm³左右。

以下将对本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整装置的一个实施例进行详细的描述。

本发明实施例提供的一种超超临界前后对冲锅炉氮氧化物燃烧优化调整装置的一个实施例，包括：

氧量调平及检测模块，用于根据氧量调平指令调节对冲锅炉的总风量为2300t/h，燃烧器、燃尽风全开，根据预设的风门开度表调整层风门开度，并检测运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量；

偏转角及挡板调节模块，用于根据检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

偏转角及挡板调节模块具体包括：

数据检测单元，用于获取检测获得的运行氧量、飞灰含碳量及nox排放量数据；

氧量比较单元，用于通过计算比较运行氧量数据中的中间氧量和两侧墙氧量之间的大小，若运行氧量数据中的中间氧量大于运行氧量数据中的两侧墙氧量，则执行偏转角及挡板调节单元；

偏转角及挡板调节单元，用于根据预设的燃尽风风门开度数据值调节上层ofa直流风偏转角及下层ofa燃尽风就地挡板。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。