三次風

由於不斷提高的環保要求，煤燃燒帶來的污染物排放問題日益受到人們的關注，鍋爐NO_x排放控制日趨嚴格，各種爐內低氮燃燒方式得到研究和應用。

國內 200MW 以下的小容量鍋爐多采用“乏氣送粉”和“熱風送粉”中儲式制粉系統，中儲式熱風送粉鍋爐將磨煤後的三次風送入爐膛燃燒，三次風温度低、水分高、煤粉濃度小，若三次風佈置方式不當，會影響爐膛煤粉氣流的燃燒組織，導致NO_x 排放量大、爐膛受熱面沾污、爐膛煙温偏差、排煙温度高等狀況。

為解決某130t/h 熱風送粉鍋爐 NO_x 排放量大的問題，決定對燃燒器進行改造，在保證鍋爐安全運行的前提下，通過熱態調試，控制爐膛出口的NO_x 排放量，並提高鍋爐性能參數 ^[1]  。

某130t/h鍋爐為單汽包、集中下降管、固態排渣、自然循環型佈置煤粉爐，鍋爐型號為UG-130/9.8-M4型，爐膛截面為6690mm×6690mm，制粉系統為中儲式熱風送粉系統，配2台QMG-250/390型鋼球磨煤機，採用直流燃燒器，正四角佈置，切向燃燒，一二次風假想切圓直徑均為Φ500mm，燃燒器噴口布置從下到上依次為下二次風噴口、下一次風噴口、中二次風噴口、上一次風噴口、上二次風噴口，上三次風噴口，經過對改造前摸底試驗結果的研究分析，鍋爐主要現狀為：

(1) 滿負荷鍋爐排煙温度139 ～ 147℃，鍋爐效率90.8%～91.8%，減温水總量約8t/h。

(2) 爐膛中心區域處於過氧燃燒狀態，爐內出現高温高氧環境，燃燒器配風方式為均等配風方式，不利於低NO_x控制，氮氧化物排放量為559～665mg/Nm³（標態，幹基，6%氧量）。

(3) 三次風噴口風速高達90m/s左右，較高的三次風率影響主燃區的煤粉氣流組織，導致鍋爐尾部煙道甲乙側煙氣温度偏差大，水冷壁區域有結渣傾向，同時現有的三次風佈置方式，不利於降低NO_x排放量。

燃燒器改造方案如下：

(1) 一次風管內採用扭轉板+鈍體裝置，在爐膛垂直方向上形成濃淡分離燃燒。一次風氣流提高煤粉濃度，可減少煤粉着火熱，降低着火温度，縮短着火時間，提高火焰傳播速度，燃燒器的穩燃性得到增強。同時一次風噴口處的鈍體結構增強了煙氣迴流，卷吸爐膛高温煙氣，有助於一次風煤粉氣流快速着火。

(2) 中二次風射流方向與一次風射流方向反切4°，強化主燃燒區煤粉氣流的擾動及混合，提高煤粉的燃盡率。

(3) 在主燃燒器上方約2.8 m處佈置2層燃盡風噴口，燃盡風噴口設置水平+垂直襬動機構，通過噴口擺動調整爐內燃燒狀態，作為控制主汽温度和爐膛出口煙温的輔助手段 ^[2]  。

雙尺度低NO_x燃燒技術，通過在爐膛中心處建立高温低氧還原區，利用縱向三區不同的煤粉場、温度場、氧量場分佈、形成縱向空氣分級燃燒，可大幅度降低NO_x生成。由摸底試驗結果可知，該鍋爐三次風率偏大，如何優化處理三次風的佈置方式，減小其對爐膛低氮燃燒氧量分佈的干擾，是本次改造的要點。

(1) 小容量鍋爐通過低氮改造，利用縱向三區不同的煤粉場、温度場、氧量場分佈、形成縱向空氣分級燃燒，可大幅度降低NO_x生成。可有效控制爐膛出口的NO_x排放量。

(2) 三次風的佈置方式不僅影響爐內煤粉場、温度場、氧量場分佈，也影響最終的NO_x排放量。鍋爐改造前後雙磨運行的NO_x排放量，排煙温度，水平煙道煙温偏差均高於單磨運行。

(3) 三次風經濃淡分離後從爐膛下部區域噴入爐膛，與爐膛出口之間的距離變長，爐膛出口氣流殘餘旋轉減弱，可有效抑制水平煙道煙温偏差，同時三次風攜帶的煤粉氣流在主燃燒區生成的NO_x，由於爐膛下部還原氣氛的作用，被還原為N₂，有助於減少NO_x的最終生成量。三次風下移後有可能出現燃燒不穩定的狀況，可通過合理組織爐內氣流分佈，避免因三次風下移而可能出現的影響穩燃及爐渣上升的問題 ^[3]  。