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锅炉燃烧调整知识01 锅炉燃烧过程自动调节的任务锅炉燃烧过程自动调节的任务如下：① 维持热负荷与电负荷平衡，以燃料量调节蒸汽量，维持蒸汽压力。
② 维持燃烧充分，当燃料改变时，相应调节送风量，维持适当风煤比例。
③ 保持炉膛负压不变，调节引风与送风配合比，以维持炉膛负压。
02 锅炉风量与燃料量配合风量过大或过小都会给锅炉安全经济运行带来不良影响。
锅炉的送风量是经过送风机进口挡板进行调节的。
经调节后的送风机送出风量，经过一、二次风的配合调节才能更好地满足燃烧的需要，一、二次风的风量分配应根据它们所起的作用进行调节。
一次风应满足进入炉膛风粉混合物挥发分燃烧及固体焦炭质点的氧化需要。
二次风量不仅要满足燃烧的需要，而且补充二次风末段空气量的不足，更重要的是二次风能与刚刚进入炉膛的可燃物混合，这就需要较高的二次风速，以便在高温火焰中起到搅拌混合作用，混合越好，则燃烧得越快、越完全。
一、二次风还可调节由于煤粉管道或燃烧器的阻力不同而造成的各燃烧器风量的偏差，以及由于煤粉管道或燃烧器中燃料浓度偏差所需求的风量。
此外，炉膛内火焰的偏斜、烟气温度的偏差、火焰中心位置等均需要用风量调整。
03 四角切圆锅炉二次风调整四角切圆锅炉二次风采用的是大风箱供风方式，每角的18只喷口连接于一个共同的大风箱，风箱内设有18个分隔室，分别与18个喷口相通。
各分隔室入口处均有百叶窗式的调节挡板。
二次风的调节依据是维持最佳氧量。
辅助风是二次风中最主要的部分。
它的作用是调整二次风箱和炉膛之间的压差(原则上不低于380Pa)。
从而保证进入炉膛的二次风有合适的流速，以便入炉后对煤粉气流造成很好的扰动和混合，使燃烧工况良好。
总二次风量按照燃料量和氧量值进行调节，各燃烧器辅助风的风门开度按相关规程要求的炉膛/风箱压差进行调节。
油层均有各自的油配风，油配风的开度有两种控制方式：油枪投入前，该油枪的油配风挡板开至20%以上；油枪停用时，则与辅助风一样，按炉膛/风箱压差进行调节。
锅炉燃烧火焰中心调整锅炉燃烧火焰中心调整是锅炉燃烧调整重要一项，一般而言火焰中心在炉膛中的正确位置，一般应在燃烧器平均高度所在平面的几何中心处，火焰中心位置太低时，可能引起冷灰斗处结渣；火焰中心位置太高，使炉膛出口烟温升高，导致炉膛出口对流受热面结焦及过热器壁温升高；火焰中心在炉膛内偏向某一侧时，会引起锅炉受热面换热不均匀及该侧炉墙的冲刷和结焦。
火焰中心位置的变动，对锅炉传热及锅炉安全工作均有影响。
一、影响锅炉燃烧火焰中心偏心因素分析1、煤种煤质变影响由于原煤受市场因素影响使得煤价上涨，使得机组燃用煤种存在较大的变化。
不同的煤质，原煤的含碳量、挥发分、水分、灰分等因素不同，使得煤粉进入炉膛后完全燃烧的时间不同，尤其是原煤含碳量、挥发分两个因素，含碳量越大，煤粉完全燃烧滞后，火焰中心上升，挥发分越大，煤粉越容易燃烧，火焰中心下降。
2、一次风速与风温影响机组运行中，一次风速越大，使得火焰中心升高。
一次风温温度低，使得一次风对煤粉干燥、加热的能力变若，火焰中心升高。
3、二次风配风不合理燃烧器。
二次风分为下层主燃烧区我厂锅炉燃烧器采用复合空气分级低NOx和上层燃尽风区，上下燃尽风区配风量影响着火焰中心的高度和火焰偏斜情况，上部燃尽风量配比较正常偏大时炉膛火焰中心升高，炉膛主燃烧区起旋风量和上部燃尽区消旋风量及炉膛与二次风箱差压均影响着炉膛火焰中心的偏斜情况。
4、总风量过大锅炉燃烧总风量过大，使得锅炉炉膛燃烧风量增大，使得火焰中心升高。
5、炉底漏风炉底漏风，使得锅炉炉膛燃烧实际总风增大，火焰中心升高。
6、锅炉燃烧器摆角调整不当，使得锅炉燃烧火焰中心抬高或降低。
二、控制措施与对策1、优化配煤。
针对不同煤源煤种，根据煤种的含碳量、挥发分、水分、灰分的煤种进行合理配煤掺烧，以稳定的加权平均值进入炉膛燃烧。
运行人员加强煤种煤质参数监视，控制不同煤种的二次风配风量。
2、控制合理的煤粉细度。
我们知道其他情况不变的情况下，煤粉越细，煤粉越容易燃烧，炉膛火焰中心相对降低；煤粉越粗，煤粉燃烧滞后，炉膛火焰中心相对升高。
第四章 锅炉的燃烧调整第一节 概述一、燃烧调节的目的 目的：稳定性（安全性）： 经济性：二、影响炉内燃烧的因素 ● 煤质η⎧↓↓⇒⇒↑↑⇒⎨⎩着火温度，着火距离燃尽易挥发份炉膛和燃烧器出口结焦图4-1 zjBα↓−−→↑−−−−−−→↑⇒为了防止堵管和燃尽难发热量给粉或给煤一次风速直吹：煤粉粗42q q ⎧⎧↑⇒⇒⇒↑⎪⎨↑⇒↑⇒↑⎨⎩⎪⎩汽化吸热炉温低燃尽难经济性：水分烟气量安全性：磨煤机与煤粉管堵管 ● 切圆直径D ⎧↑⇒⎨⎩邻角来流吹至根部，着火容易一次风煤粉气流偏转，贴壁，炉膛结焦 ● 煤粉细度，图4-2● 煤粉浓度，图4-3↑⇒↑↑⇒煤粉浓度单位体积放热量风粉气流黑度迅速吸收炉膛的辐射热● 锅炉负荷，图4-4B ↓⇒↓⇒炉温着火困难 ● 一、二次风的配合⎫⇒↑⇒⎬⇒⎭混合早着火热着火推迟混合时机：煤粉先着火，然后二次风混合混合晚缺氧● 一次风煤粉气流初温，图4-5↑⇒↓⇒一次风温度着火热着火容易 三、负荷与煤质变化时的燃烧调整B α⎧⎧⎪⎪⎪↓⇒↑⇒⇒⎨⎨⎪⎪⎩⎪⎩提高一次风速（防止燃烧器烧坏）着火容易分散火嘴（降低煤粉浓度）炉温结焦火球居中（偏斜易结焦）汽温超温降低（降低排烟热损失）B α⎧⎪⎪⎧⎪↓⇒↓⇒⇒⎨⎨⎩⎪↓⎪⎪⇒⇒↑⇒↓⎩集中火嘴，最下排（提高煤粉浓度）适当增大，（稳定切圆）燃烧不稳炉温降低一次风率和风速（提高煤粉浓度）汽温偏低煤粉细度降低锅炉负压减少漏风热风量着火热D α⎧⇒↑⎪⇒↑⎪↓⇒⇒⎨↓⎪⎪↑⇒↓⎩降低一次风率和一次风速煤粉浓度提高二次风速，避免一二次风过早混合挥发份着火困难煤粉细度热损失 α⇒⎧⎪⎪↑⇒↓⇒⎨⎪⎪⎩分散火嘴降低热负荷提高一次风率和一次风速挥发份安全性降低二次风速，提前混合适当降低 第二节 燃料量与风量的调节一、燃料量的调节 1、中储系统转速、投切、对角、成层、平稳、高低限 负荷变动大，先给粉机数目（粗调），再给粉机转速（细调） 负荷变动小时，粉机转速（细调） 成层投停，对角投停先投风，后投份；先停粉，后停风。
第一章低NOx排放技术电站锅炉NO X排放控制标准限于成本的考虑，中国火力发电燃煤锅炉主要考虑燃烧控制技术。
根据不同燃煤燃烧时NO X排放控制可以达到的技术水平，确定火电厂大气污染物排放标准。
火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度执行表1-3规定的限值。
为了满足火电厂大气污染物排放标准规定的NO X排放要求，国产燃煤锅炉主要采用低NO X燃烧器和分级燃烧技术，其经济性最好。
表2-11 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度单位：mg/m3第一节 NOx生成机理燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和NO2，通常把这两种氮的氧化物称为NO x。
其中NO占90%以上。
国内外对煤燃烧过程中NO x的生成机理做了大量的研究，对NO X的生成机理及其影响因素都比较清楚了。
由于氮的键能不同，以及与氮进行反应的介质成分不同，因而NO x的生成有三种不同的机理：热力NO x，它是燃烧过程中空气里的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物，它占总的氮氧化物的（20~50）%；快速NO x，它是燃料中的碳氢化合物CH x与空气中的N2，在过量空气系数为（0.7~0.8）时，由预混燃烧生成，其生成地点不是发生在火焰面的下游，而是在燃烧初期的火焰面内部，而且反应时间极短，在实际燃烧装臵中，快速NO x量很少，就煤粉炉而言，小于5%；燃料NO x，它是燃料中所含的氮化合物，在燃烧过程中氧化而生成的氮氧化物，它占总的氮氧化物的75%左右。
NO x生成的最大特点就是与煤的燃烧方式、燃烧工况有关系。
NO x生成量强烈地依赖于燃烧的温度水平，此外与风煤比，传热和煤种以及煤、空气和燃烧产物的混合程度有关。
正因为这样，可以通过改善燃烧方式，改变锅炉运行条件来降低NO x生成量。
下面分别简述3种类型NO x的生成机理及主要影响因素。
1．热力型NO x热力型NO x系燃烧过程中空气中的氮和氧在高温中生成的NO及NO2总和，其总反应方程为：N2+O2=2NONO+1/2O2=NO2这一机理又称捷里多维奇（Zeldovich）机理，依照这一机理，空气中的N2在高温下氧化，热力型NO并非按上述方程直接生成，系以一组不分支链锁反应进行。
氮原子只能通过N+N2=N+NO产生，而不是由氮分子分解产生。
影响热力氧化氮生成的主要因素是温度、氧浓度以及在高温区的停留时间。
其中温度对热力NO x生成速率的影响最大，热力NO x的生成速率与温度几乎呈指数的关系。
氧浓度增大和在高温区停留时间的延长，都会使热力NO x生成量增加。
在典型的煤粉火焰中，热力NO x 占总NO x排放量的20%左右。
对实际煤粉锅炉，燃烧温度的降低，以及温度分布均匀化，都能有效地降低热力NO x的生成。
由于氧原子与N2反应的活化能比氧原子与火焰中可燃成分反应的活化能高的多，而且氧原子在火焰中存在时间较短：故火焰不会产生大量的NO，NO的生成反应系在燃料中可以燃烧部分基本烧完之后的高温区进行。
由于热力型NO生成的活化能很高，在1500℃以下几乎观测不到NO的生成反应，当温度超过1500℃时，温度每上升100℃，反应速度将增加6~7倍。
热力型NO x可占生成总量的25%~30%。
NO生成反应速度与温度呈指数规律外，还与N2浓度成正比及O2浓度的平方根成正比，并与停留时间有关。
要控制热力型NO x的生成，则必须降低燃烧温度；避免产生局部高温区；缩短烟气在高温区停留时间以及降低烟气中氧的浓度。
2．燃料型NO x煤中的氮原子与各种碳氢化合物结合成氮的环状或链状化合物，如C5H5N、C6H5NH2等。
煤中氮有机化合物的C-N结合键能较空气中氮分子的N三N键能小得多，在燃烧时容易分解。
从氮氧化物生成的角度看，氧更容易首先破坏C-N键与氮原子生成NO。
煤燃烧时燃料型NO X 约为NO X生成总量的75~90%。
在一般燃烧条件下，煤中氮有机化合物先被分解成氰（HCN）、氨（NH3）和CN等中间产物，作为挥发分而析出，称为挥发分N；而残留在焦碳中的氮，称为焦碳N。
挥发N要比其它挥发分析出要晚一些，一般当挥发分析出10~15%时，挥发分N才开始析出。
燃料N转化为挥发分N的比例与煤种、析出时的温度及加热速度有关。
在挥发分氮中，HCN与NH3所占比例与多种因素有关：对于烟煤，HCN比例一般大与NH3，劣质烟煤则以NH3为主，无烟煤挥发分N中HCN与NH3均较少；煤中燃料N以芳香环结合时，挥发分N以HCN为主，燃料N以胺的形式存在时，NH3是主要的热解初始产物；挥发分N中HCN及NH3产率随温度增高而增加，但温度超过1000~1100℃时，NH3含量达到饱和；随温度上升，燃料N转化为HCN的比例大与转化为NH3的比例。
燃料型NO X的反应机理较热力型复杂的多，两种形态的氮氧化物HCN及NH3以不同的反应途径生成NO，同时伴随NO还原为N2的反应。
HCN氧化为NCO后，可能有两条反应途径，取决于反应条件。
在氧化性气氛中，NCO会进一步氧化生成NO；而在还原气氛中，NCO会反应生成NH。
NH在氧化气氛中会进一步氧化生成NO，成为NO的生成源，同时，又能与已生成的NO进行还原反应，使NO还原为N2。
NH3可能作为NO的生成源，也可作为NO的还原剂。
NH3与OH、O及H反应生成NH2，NH2再与OH及O、H反应生成NH。
NH会被氧化生成NO；而NH也可直接与NO反应还原为N2及OH或H2O；NH与OH及O反应还可以生成原子N，原子N与NO可反应还原生成N2及O。
在通常燃烧温度下，煤粉燃烧时由挥发分生成的NO X占燃料型NO X的60~80%。
而由焦碳生成的NO X则占20~40%。
焦碳N生成NO X的情况较复杂，与氮在焦碳中N—C、N—H之间的结合状态有关。
有人认为焦碳N是通过焦碳表面多相反应而生成NO X；也有人认为焦碳N与挥发分N一样，是首先以HCN及CN的状态析出后氧化生成NO X的。
但研究表明，在氧化性气氛中，随着过量空气的增加，挥发分NO X增长迅速，明显超过焦碳NO X的增长。
这可能由两方面原因所致：焦碳N生成NO X的活化能较碳氧反应的活化能大，故焦碳NO X是在火焰尾部生成，其所处烟气的氧浓度较低，再加上因温度较高，可能焦碳中的灰熔融而使焦碳反应表面减少，致使焦碳NO X生成量减少；另一方面，焦碳表面具有还原作用，在碳及煤灰中CaO 的催化作用下，可促进焦碳NO X还原。
3．快速型NO X快速型NO X是弗尼莫尔1971年发现的。
碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会瞬间快速生成NO X。
与热力型及燃料型不同，快速型NO X是燃料燃烧时产生的烃类等撞击空气分子中N2分子而生成CN、HCN等再被氧化成NO X。
在碳氢化合物燃烧时，特别是富燃料燃烧时，会分析出大量的CH、CH2、CH3、C2等，会破坏N2的分子链而生成HCN及CN等，该组分反应活化能较低，故反应速度较快。
HCN、CN 与O、OH反应生成NCO，NCO被进一步氧化后生成NO。
有一种观点认为90%的快速型NO X是通过HCN生成的。
此外，研究发现火焰中HCN达到最高值转入下降阶段时，存在大量的氨化物，这些氨化物和氧原子等快速反应而生成NO。
由前述可见，快速型NO X来源于空气中的N2，类似于热力型；但NO的生成机理却与燃料型相似，在HCN生成后与燃料型NO X生成途径基本一致。
快速型NO X生成对温度不敏感，一般情况下，对不含氮的碳氢燃料在较低温度燃烧时，才重点考虑快速型NO X，如内燃机的燃烧过程，对煤粉燃烧，快速型NO X生成量占总生成量的5%以下。
可以看出，NO X生成的最大特点就是与煤的燃烧方式、燃烧工况有关系。
NO X生成量强烈地依赖于燃烧的温度水平，此外与风煤比，传热和煤种以及煤、空气和燃烧产物的混合程度有关。
正因为这样，可以通过改善燃烧方式，改变锅炉运行条件来降低NO X生成量。
4. N的转化率燃料型NO X系由燃料氮生成，但并非全部燃料N在燃烧过程中最终都生成NO X，已生成的NO还会被破坏还原。
即便在不加控制的情况下，也只有一部分燃料N最终生成NO X，其余先以NH3形式分解出来，再转化为N2。
下图所示为煤粉火焰中燃料型NO的生成及还原过程。
转化率与燃料特性及燃烧条件有关。
（1)与燃料特性的关系燃料中含氮量增加时，虽然生成燃料型NO，增加，但转化率却减少：煤的燃料比FC／Vdaf(固定碳与挥发分之比)越高，NO的转化率越低。
图7．32所示为9种烟煤(％为26．6％～50．2％)燃料中氮含量与转化率CR的分布；图7．33所示为前述9种煤燃料比与转化率CR 的分布。
煤的挥发分升高，生成NO浓度的相对值降低，这是由于挥发分中烃(CH)成分对NO 的还原反应所致。
燃料中氮含量与转化率CR的分布（2)与过量空气系数的关系几乎所有试验都表明：过量空气系数越高，NOx的生成浓度和转化率也越高。
图7．36所示为9种烟煤试验得出的过量空气系数对NOx生成量影响曲线；图7．37所示为过量空气系数对不同挥发分煤种NOx转化率CR的影响。
由图7．37可见，在过量空气系数大于1时，挥发分越高，转化率CR越大；但在小于l时高挥发分煤的转化率CR反而降低。
这是由于挥发分烃的还原作用以及挥发分燃烧使氧量降低所致。
第二节低NOx排放燃烧技术控制NO X方案来源于对其机理的研究。
控制措施分为一次及二次措施，一次措施指在燃烧过程中采用的措施，系在炉膛内实现，为低NO X的燃烧技术；二次措施为净化烟气的脱硝技术，系在燃烧后对烟气中加入还原剂及催化剂吸收已生成的NO X。
一般一次措施最多只能降低NO X排放值的50%，当环保要求降低到40%以下时，则应加二次措施，二次措施与一次措施一般同时采用。
低NO X燃烧技术的要点是抑制NO X的生成，并创造条什使已生成的NO X还原。
对煤粉燃烧锅炉，燃烧温度在1350℃以下，几乎没有热力型NO X生成，只有当燃烧温度超过1600℃，热力型NO X可到25％~30％，而快速型NO X仅占5％，故对煤粉燃烧主要是控制燃料型NO X图7．41为低NO X燃烧技术的原理简图，其要点是对燃料型NO X生成各途径造成还原性气氛，控制其生成，促进其还原，该图中用粗黑箭头表示了以还原性气氛使燃料N转化为分子氮(N2)的方向。
目前对降低氮氧化物生成和排放已有了一些有效燃烧控制的技术措施，主要有以下几类。
一、低氧燃烧低氧燃烧是控制NO X排放量最简单的方法。
对燃烧器及燃烧系统不需作任何改动，仅在运行中控制入炉风量，使煤粉燃烧过程尽可能接近理论燃烧空气量下进行。
采用低氧燃烧方案可使NO X排放量降低20％～30％。
该方案实际应用时受条件限制。
炉内氧量过低，将使飞灰含碳量增加，对难燃及较难燃的煤种更为明显；另外，还会使排烟CO浓度增加，这都会使锅炉效率降低。
