磴口低氮燃烧器说明书

一、 燃料（燃煤特性略）

二、 制粉系统

本机组制粉系统采用中速磨正压冷一次风直吹式系统。每台锅炉配备五台MPS200B中速磨。

三、 低NOx燃烧技术

(一) 概述

燃煤锅炉排放的NOx主要由NO和NO2及微量N2O组成，其中NO含量超过90%，NO2约占5-10%，N2O量只有1%左右。煤粉燃烧过程中，理论上NOx的生成有三条途径，即：热力型、燃料型与瞬态型。其中，燃料型NOx产生于煤粉燃烧初期，所占NOx比例超过80-90%，是通过燃烧控制NOx减排的主要对象。

炉内低NOx燃烧控制技术通过控制炉膛局部区域的燃烧气氛、燃烧温度与停留时间，生成中间产物HCN与NH3，来抑制与还原已经生成的NOx。适用于切圆与墙式燃烧锅炉的低氮燃烧技术主要有低NOx燃烧器、空气分级、燃料再燃及燃烧优化等。

本次低氮燃烧系统改造遵循的核心技术理念：煤粉直流低氮燃烧技术（水平浓淡分离+强化燃烧喷嘴）+空气分级技术（偏执风？+高位SOFA+低位SOFA）

本次低氮燃烧器改造维持燃烧角不变，主燃烧器风箱不变。一次风煤粉管道位置不做改动。喷嘴形式从下至上为：AA-A-AB-B-BC-C-CD1-CD2-D-DE-E-EE-EF？（AB、BC、DE为点火助燃油枪二次风喷口）；上部增加低位SOFA和高位SOFA，每层SOFA燃烧器包括3层喷口。

(二) 直流直流低氮燃烧技术

在燃烧器喷嘴上游，采用特定机构将煤粉浓缩分离，在煤粉喷嘴处形成局部的煤粉浓淡偏差燃烧，提高浓相煤粉的加热速率与挥发分（尤其是挥发分氮）的析出量，来控制燃烧初期的NOx生成。本次改造采用的直流型浓淡低NOx燃烧器是利用强制转向机构的水平浓淡型（百叶窗？）。

为充分发挥直流燃烧器的NOx控制能力，并防止炉膛水冷壁结渣，可组织二次风射流偏离一次风，使每角燃烧器处于火焰、浓相煤粉、淡相煤粉、二次风的燃烧次序，形成水平浓淡分级“风包粉”燃烧。采用这种燃烧方式，可使炉膛中央浓相煤粉缺氧燃烧、四周淡相煤粉富氧燃烧，将NOx排放浓度降低约20-40%。

(三) 炉内空气分级

将部分助燃空气从燃烧器区域分离出来，通过燃烧器上方的喷口送入炉内（指高、低位SOFA），在炉膛高度方向形成空气分级燃烧，维持火焰下游足够长的还原停留时间，是配合燃烧器控制炉内NOx生成的重要措施。分级风装置为多级分离混合型等三种，与燃烧器配合，能够降低NOx排放约40-70%。空气分级程度决定了燃烧器区域的还原气氛程度，而分级风喷口与燃烧器的距离决定了烟气在还原区域内的停留时间。还原气氛、程度越深，停留时间越长，越有利于控制NOx的生成。但深度空气分级会使水冷壁处于还原气氛，导致水冷壁腐蚀与结渣，且不利于煤粉燃尽，为此，实施空气分级燃烧时，必须采取边界风或侧避风等措施，保证水冷壁处于氧化气氛，并提高分级风的射流刚性与覆盖广度，强化分级风与烟气的混合，兼顾NOx控制与煤粉燃烬。

(四) 一次风喷口

一次风管采用水平浓淡分离？，粘贴耐磨陶瓷进行防磨。

一次风耐热喷口采用新型强化燃烧喷口，可上下摆动20度；燃烧器配风设计中充分考虑了六种运行模式（ABCD、ABCDE等）。

最佳运行工况将在热态调试完成后提供作为运行知道。根据煤粉喷口偷运方式不同调整相应喷口角度形成集中燃烧区。相对集中的燃烧区域使燃烧初期挥发分析出更加彻底，更有利于挥发分N的控制，具体调整方式热态调试后给出指导工艺卡片。

(五) 二次风喷口

为了避免采用分级燃烧后主燃烧区风量减少带来的动力场变化，所有的二次风喷口根据低氮燃烧配风要求进行更换。AB、BC、DE为点火助燃油枪二次风喷口；为了控制水冷壁周围富氧区域的NOx以及由于混合不均匀残留在主燃烧区的NOx进入燃尽区，AB、BC、DE层喷口同时也设计成反切二次风喷口，改善主燃烧区的混合状况。？同时，EF层喷口为顶部燃尽风喷嘴，其根据分级送风原理为降低燃烧区域的AB、BC、DE生成量而设置，同时，为了减弱炉膛内空气气流的残余旋转，减少炉膛出口两侧烟温偏差，本喷嘴设计成与主气流反切。二次风喷口均可做上下30度摆动。

（注：锅炉一次风周围增加的二次风。可以在一侧，也可以在周边，主要作用是防止一次风偏斜、增加一次风气流的刚性、防止一次风贴壁、增加一次风燃烧所需空气、改善炉内空气动力场等，根据不同需要采用不同的形式。）

(六) 高位SOFA

高位燃尽风喷口与燃烧器的距离决定了烟气在还原域内停留时间。还原气氛程度越深，停留时间越长，越有利于控制NOx的生成和煤粉的充分燃烧。本次改造增加一组高位SOFA，高位SOFA包括3层喷口，所有喷口均可以实现上下20度，左右15度的摆动。风量大约等于炉膛出口总风量的12%。具体标高位置根据刚性梁以及现场实际情况进行调整，水冷壁进行相应的开孔。喷口上下摆动采用气动执行机构，带位置反馈，反馈信号送DCS系统监视；水平摆动采用手动。增加流量测量装置，信号进入DCS。

(七) 低位SOFA

低位SOFA的作用主要有两个：1）这个区域整体还处在一个还原性气氛下，可以将已产生的NOx还原一部分；2）参与未燃尽碳的燃尽过程，降低炉膛出口的飞灰含碳量，进一步降低进入富氧区的未燃尽碳。

为了进一步降低进入富氧区的未燃尽碳，本次改造增加了低位SOFA，低位SOFA包括3层喷口。通过补充一定量燃烧需要的氧气，使得过量空气系数由主燃烧区的0.75增加到0.95，通过低位SOFA的设置可以使进入富氧区域的未燃尽碳降到5%以下，不但降低了未燃尽碳中含有的N转换为NOx的几率（富氧、低温可抑制N转换为NOx），同时也降低了飞灰含碳量。为了提高分级风的射流刚性与覆盖广度，强化分级风与烟气的混合，兼顾NOx控制与煤粉燃尽，低位SOFA选取相对较高的风速。低位SOFA喷口均可实现上下20度，左右15度的摆动，喷口上下摆动采用气动执行机构，带位置反馈，反馈信号送DCS系统监视；水平摆动采用手动。增加流量测量装置，信号进入DCS。

(八) 等离子燃烧器

把原有等离子煤粉燃烧器改造成浓淡分离的等离子煤粉燃烧器，以适应低氮燃烧方式，保证整体低氮燃烧的效果。

(九) SOFA风箱

SOFA风箱是整个SOFA燃烧器的主体部分，由二次热风道输送的二次热风通过SOFA风箱对各个喷嘴进行分配，以实现燃烧工况所要求的合理配风，同时SOFA风箱又是各喷嘴及相应摆动机构等的机座。

为防止通过SOFA风箱的二次风产生过大的涡流，减少阻力损失，改善由于在SOFA风箱内气流转向所引起的气流偏斜，在SOFA各风室内均设置了一块或两块导流板，这些导流板和各个喷嘴内设置的垂直和水平相交的导流板同炉膛四角的水冷壁大切角形成了对切向燃烧系统二次风各股射流的综合控制，以防止进入炉膛的气流的偏斜，从而保证炉膛内形成良好的空气动力场。

SOFA风箱同水冷壁用焊接连接的方式固接在一起，在热态时，SOFA风箱同炉膛水冷壁一起向下膨胀，SOFA风箱同热风道的相对膨胀由装设在SOFA风箱和热风道之间的大型波纹膨胀节吸收。

在SOFA风箱同热风道连接处设计有挡板风箱，相应于风箱各风室在挡板风箱内设计有倾斜的非平衡式挡板结构，以便控制进入燃烧器各风室的二次风量，使之适应燃烧工况的需要。根据各风室的高度不同分别设计为单挡板和双挡板结构及多挡板结构。

采用非平衡式的挡板结构是为了防止在启停炉时，可能产生的炉膛内向爆炸即炉膛负压过低，而引起的水冷壁向内弯曲。对于非平衡式的挡板结构，当炉膛负压突然过低时（即内向爆炸），这种挡板结构可借助于挡板两侧压差引起的转矩，使挡板自动打开，缓解炉膛负压的迅速降低。

挡板风箱的风室挡板是用带位置反馈器的气缸来驱动的，各驱动气缸的行程即相应挡板的开启位置是根据炉内燃烧工况，锅炉负荷和汽温控制的要求由机组的协调控制系统来控制的。

为保证SOFA切圆位置的正确，简化安装以及燃烧器本身结构上的需要，每只SOFA都是同相应切角的水冷壁管屏组装成一体的。SOFA本身又同SOFA区域的钢性梁连为一体，SOFA风箱的上下部钢结构作为燃烧区域钢性梁的角部连接结构，使SOFA区域水冷壁的防爆能力大为增加？，每只SOFA同炉膛水冷壁连为一体，整个SOFA风箱的荷重全部由水冷壁承担，SOFA风箱本身不设另外吊挂装置。

(十) 喷口摆动装置

主燃烧器风箱内全部回用原来的摆动执行机构。

SOFA燃烧器的摆动机构：SOFA燃烧器的垂直摆动机构与主燃烧器类似，只是喷嘴摆动角度为20度（上下浮动2度）。另外，SOFA燃烧器增加了水平摆动机构，由手动摆动水平连杆，带动喷嘴15度（上下浮动1度）左右摆动。SOFA燃烧器的喷嘴设计有垂直转轴和水平转轴，保证喷嘴能同时垂直、水平摆动。

为了能使喷嘴长期保持正常摆动，燃烧器在现场安装过程中，必须进行冷态调整与试摆动。

(十一) SOFA区域的平台

为了便于SOFA喷口的摆动及检修，在SOFA区域布置了数层平台，供操作SOFA摆动机构之用。

(十二) DCS

模拟量信号直接进入DCS。DCS可以对现场开关量设备进行单步或者自动控制以及可以实现模拟量信号控制并显示各设备状态。

燃烧器的燃烧采用DCS调节，即按配风和燃料气的调节比来控制燃料调节阀和配风调节阀。

运用DCS较强的逻辑运算功能对信号进行逻辑运算和联锁，并分别处理后的结果送到锅炉的燃烧系统控制器和现场各单元设备中，以实现对锅炉的燃烧器火焰、炉内温度以及燃烧状态控制，保证锅炉安全、可靠、连续地运行。总之，控制系统具备两大特性：首先是锅炉运行的安全与可靠性，另一点即是锅炉燃烧温度控制的具体实施。

(十三) 燃烧器设计特点

1、 选取较低的一次风率？，有助于燃烧初期挥发分型的N转化为N2，同时也有利于煤种变化时，火焰的稳定燃烧。

2、 采用两个燃烧区理念，ABC一次风做为下部燃烧区，CC、DD层二次风做为下部燃烧区煤粉的燃尽区，使下部燃烧区中未燃尽碳中含有N全部转化为NOx，D或者E层做为上部燃烧区，将下部产生的NOx全部还原为N2。

3、 一次风采用水平浓淡分离，一次风上下布置有偏执二次风，与一次风形成一定夹角，防止结渣和高温腐蚀，降低NOx排放。

4、 燃烧器顶部设有可上下左右摆动的高位SOFA风，可以有效控制飞灰含碳量，进一步调节炉膛出口烟温偏差之外，还可以对炉膛出口烟温进行调节。

5、 为了减少进入燃尽区的未燃尽碳量，增加了一组低位SOFA，同时严格控制高位SOFA的风量。

6、 为了提高分级风的射流刚性与覆盖广度，强化分级风与烟气的混合，兼顾NOx控制与煤粉燃烬，在低位SOFA选取相对较高的风速。

7、 采用强化燃烧一次风喷嘴，加快煤粉燃烧延长炉内停留时间及缩短火焰形成，

8、 燃烧器喷嘴采用新型耐热合金材料，该材料在1300摄氏度仍具有稳定的抗磨组织，有利于防止喷口烧坏及磨损。

9、 燃烧器的二次风门挡板关闭严密，每个风门均可单独实现自动调节。

(十四) 燃烧器设计的特性参数