【摘要】随着国家对火力燃煤发电机组超低排放要求的实施，华润电力登封有限公司践行绿色环保的生成理念，通过对#1、2锅炉燃烧器、配风系统的改造以及运行调整，有效降低了脱硝系统入口的氮氧化物的浓度，从而实现了氮氧化物的超低排放，取得了良好的经济效益和社会效益。
1 概述
随着环境问题的日益突出，国家实施火力燃煤发电机组超低排放，对火力发电厂烟气排放浓度的限制越来越严格，已投运火力燃煤机组都要求通过技改加装脱硝设备及系统，脱硝设备及系统是采用化学或物理的方法降低烟气中的氮氧化物浓度，但是脱硝系统降低氮氧化物的浓度有限，且对脱硝系统入口的氮氧化物浓度有一定的要求，因此华润电力登封有限公司通过对#1、2锅炉燃烧器改造、配风系统改造以及运行调节手段降低氮氧化物生成量，控制锅炉烟气中氮氧化物浓度，再结合脱硝系统，最终实现烟气中的氮氧化物超低排放。
2 燃煤机组氮氧化物生成机理
在煤粉燃烧过程中，氮氧化物的生产是燃烧反应的一部分，燃烧所生产的氮氧化物主要是NO和NO2，统称NOX。NOX生成途径主要有三种：
(1)热力型NOX：是空气中的氮在高温(1300℃以上)下氧化产生NOX，当温度低于1300℃时，NOX的生成量很少;
(2)快速型NOX：是由于燃料中碳氢化合物高温分解生产的CH自由基和空气中的氮气反应生产HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生产NOX。快速型NOX生成量较少，一般不到NOX总生成量的5%。
(3)燃料型NOX：是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生产的NOX。燃料型NOX除与燃料特性有关外，还与锅炉运行状况密切相关，占NOX总生成量的80%～90%。
3 锅炉系统的优化改造及运行调整
华润电力登封有限公司一期工程2×320MW机组#1、#2锅炉均为DG1025/18.2-II12型亚临界自然循环汽包炉,采用钢球磨中储式制粉系统、热风送粉，直流式百叶窗水平浓淡燃烧器，四角布置，切向燃烧方式，尾部双烟道布置，烟气挡板调节再热汽温，喷水减温控制过热汽温，容克式三分仓回转式空气预热器，刮板捞渣机连续固态出渣，平衡通风，全钢构架，露天岛式布置。
锅炉炉膛采用四角布置、切向燃烧、固定直流式煤粉燃烧器，假想切圆直径为Φ790mm。每角燃烧器共布置15层喷口，包括五层一次风喷口(其中B层为小油枪燃烧器)、七层二次风喷口(其中二层布置有大油枪燃油装置)，两层三次风喷口、一层顶二次风(OFA风)喷口。所有一次风均采用百叶窗式水平浓淡燃烧器。顶二次风喷口方向反切15°，有利于消除烟气残余旋转，减小两侧烟气偏差。大油枪燃油装置由二层布置在二次风喷口中的8只简单机械雾化油枪组件组成，供锅炉点火和低负荷稳燃用。
锅炉制粉系统形式为钢球磨中间储仓制热风送粉系统，每台炉配套4套制粉系统，煤粉细度R90=10%，对应两个煤粉仓。一次冷风经冷一次风机升压后在进入空预器之前分成两路，一路经过空预器被加热后与另一路冷风混合调温，混合后热风输送煤粉进入燃烧器。二次冷风经送风机升压后进入三分仓空气预热器，经空气预热器加热后的热二次风分两路：一路进入锅炉的二次风大风箱，另一路作为干燥热风进入磨煤机干燥原煤。
3.1 锅炉燃烧器改造
一次风采用新一代水平浓淡风煤粉燃烧技术，并采用喷口强化燃烧措施，有效降低NOx排放，保证高效燃烧;高浓缩比、低阻力新一代煤粉浓缩技术，确保煤粉及时着火，加强燃尽效果，同时有效缓解气温偏差过大问题;A层燃烧器采用新一代水平浓淡微油点火燃烧器，D层燃烧器采用新一代水平浓淡燃烧器，加大侧边风，宽度为100mm。喷口周围保留10%喷口面积的周界风，采用合理布置方式推迟周界风向一次风内的混入。在一次风喷嘴后二次风大风箱内安装高浓缩比百叶窗式煤粉浓缩器，一次风煤粉气流在流经优化过百叶窗浓缩叶片后被分离，形成两股煤粉浓度不同的煤粉气流，强化出口气流着火和燃烧，并利用燃料水平分级燃烧原理有效降低着火初期的NOx生成量。
3.2 锅炉配风系统改造
在原有二次风的基础上在不改变其标高的情况下，对喷口面积进行了适当的调整，使其更适用与低氮燃烧的要求。
3.2.1 优化二次风喷口
二次风喷口采用收缩型结构，推迟一、二次风的混合，有效地推迟空气与煤粉的混合，减少燃烧过程中含N基团与O2反应机会，有效降低NOx生成量。二次风喷口采用收缩型结构，推迟一二次风的混合。主燃烧器区二次风喷口面积根据主燃烧器区有组织二次风减少的程度进行相应缩小，保证出口的二次风风速达到较高风速。保证最下层较大二次风喷口面积，使其具有较大出口二次风动量，起到在最下层托粉的作用，减少炉膛底部的掉渣量和大渣的含碳量。
3.2.2 优化燃烬风系统
高位燃烬风系统将有组织燃烧风量沿炉膛垂直方向分级供入，在主燃烧器上方29m和32m标高处，布置四层16只燃烬风喷口，燃尽风将布置在炉膛四角。燃烬风量占总空气量约为25%~30%，燃烬风喷口风速采用较高风速45m/s～50 m/s，燃烬风喷口均可以垂直和水平方向摆动，可根据锅炉运行状况进行喷口角度的适当调整，有效调节炉膛出口烟温偏差。
3.2.3 优化D制粉系统三次风
D制粉系统三次风部分并入一次风系统，原三次风全部通过G1、G3三次风管进入锅炉，现通过技改增加一路管道将部分三次风并入C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4一次风管，减少进入锅炉的三次风量。
3.3 锅炉运行调整
根据NOX的生成机理，影响NOX生成的因素是氧气含量和温度，降低NOX的运行调整措施主要包括：
(1) 控制锅炉氧量。根据部门专业对锅炉氧量的规定，按照规定的下限运行。
(2) 控制制粉系统运行数量。在保证锅炉粉仓粉位的提前下，适当停运部分制粉系统，减少三次风对NOX生成的影响。
(3)调整给粉机的运行方式。适当增加下层给粉机的出力，减少上次给粉机的出力，根据负荷情况停运部分E层给粉机，降低锅炉火焰中心;
(4)优化锅炉配风。锅炉配风采用 “瘦腰形”，适当开大顶层燃烬风，有助于空气分级燃烧，从而最终实现降低NOX的生成。
4 结论
华润电力登封有限公司一期工程2×320MW机组#1、#2锅炉经过优化改造及运行调整，SCR入口NOX浓度从最初的600mg/Nm3降为420mg/Nm3，结合脱硝系统，最终实现NOX超低排放的目的，取得良好的经济效益和社会效益。