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全国火电 300MW 级机组能效对标及竞赛第四十三届年会论文集 化学环保 低 NOX 运行所致问题的解决方案 王 琳 杨宏君 （北京中电联发科技有限公司 北京 100022） 【摘 要】为了全面控制 NOx 的排放指标，低氮燃烧技术被广泛应用于电站燃煤锅炉。低氮燃 烧技术虽然在一定程度上解决了 NOx 排放的问题，但是也给锅炉运行带来了一系列的负面问题。本 文详细介绍了一种新型的节能材料——FIREMATE 黑体材料及其应用案例，希望为电厂解决和改善因 低氮燃烧改造等给锅炉带来的运行问题提供新的解决方案。 【关键词】低氮燃烧 高温腐蚀 结渣 锅炉效率 FIREMATE 黑体材料 1 低氮燃烧基本原理 氮氧化物生成机理：煤燃烧产生的 NOx， NO 占有 90%以上，二氧化氮占 5%-10%，NOx生成机理 一般分为如下三种： ①热力型 NOx：空气中氮在高温下氧化产生。 ②快速型 NOx：燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的 CH自由基可以和空气中氮气反应生成 HCN 和N，进一步被氧化生成的 NOx ③燃料型 NOx：燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。 控制热力型 NOx 生成量方法：①降低燃烧温度水平；②降低氧气浓度；③使燃烧过程在远离化 学当量比条件下进行；④缩短燃料在高温区停留时间。 控制燃料型 NO 生成的方法①燃用燃料 N 含量低的燃料；②采用燃料过浓燃烧；③扩散燃烧时， 抑制燃料与空气的混合。 根据以上 NOx 生成原理及控制方法，低氮燃烧技术的基本原理：低温、低氧、推迟混合。然而 高效燃烧的要求却是高温、高氧浓度、合理混合。因此在锅炉采用低氮燃烧技术后，必然会给锅炉 运行及燃烧效率带来一定的影响。 2 低氮燃烧技术改造常见问题及解决措施 2.1 常见问题 低氮燃烧技术改造常见问题： （1）燃尽率下降，原因是垂直空气分级燃烧推迟空气及时混入，燃尽行程变短，燃烧时间变短。 （2）炉膛结渣，原因是垂直分级燃烧，要在主燃区形成还原性气氛降低 NO 的生成，要在还原 区形成还原性气氛还原掉生成的 NO。还原性气氛下灰熔点降低。同时水平分级燃烧，推迟混合，可 577 全国火电 300MW 级机组能效对标及竞赛第四十三届年会论文集 化学环保 能会造成火焰偏斜。这些都会造成炉膛结渣。 （3）高温腐蚀，原因是在主燃区形成还原性气氛。同时在垂直浓淡燃烧方式中会形成“粉包风” 燃烧方式，这些都会在一定程度上加剧高温腐蚀。 （4）烟温偏差、气温偏差和减温水增大，形成原因是垂直空气分级燃烧推迟空气及时混入，燃 尽行程变短，燃烧时间变短，炉膛出口烟温提高，残余旋转未消失等等。 2.2 解决措施 ⑴ 精细的燃烧调整，风粉分配均匀，保证燃烧在低氮燃烧的条件下有较高的燃烧速度。 ⑵ 改变炉膛吸的热条件，使热负荷分布满足低氮燃烧的条件下有较高的燃烧速度。 ⑶ 在炉膛水冷壁上涂改性涂料。 3 FIREMATE 黑体材料的应用介绍 随着电站锅炉低氮改造所产生问题的日趋严重，以及国家对节能指标要求越来越高，一种新型 的节能材料——FIREMATE 黑体材料，被越来越多的应用在了锅炉的水冷壁节能改造上，经过实际应 用表明，节能效果明显，能够保障锅炉运行的安全性和经济性，对弥补锅炉低氮改造所带来的负面 问题具有很好的效果，正得到锅炉用户广泛的认可。这种材料在水冷壁上的使用，不改变锅炉的任 何结构，能够有效提高锅炉燃烧效率，同时具有抗结渣、延缓高温腐蚀的功能，被业内普遍认为是 一种有效的治理措施,是我国在大力实施节能环保治理进程中的一项重要技术依托，是电厂生产运行 工作进一步优化提升的重要手段。 FIREMATE 黑体材料喷涂在受热面表面后，可以起到的作用： （1）能彻底解决结焦问题、有效延缓高温腐蚀； （2）可明显降低炉膛出口烟温，减缓管壁超温压力、减少减温水量、降低排烟温度； （3）有效降低飞灰含碳量、