三次风设备概述

某130t/h锅炉为单汽包、集中下降管、固态排渣、自然循环型布置煤粉炉，锅炉型号为UG-130/9.8-M4型，炉膛截面为6690mm×6690mm，制粉系统为中储式热风送粉系统，配2台QMG-250/390型钢球磨煤机，采用直流燃烧器，正四角布置，切向燃烧，一二次风假想切圆直径均为Φ500mm，燃烧器喷口布置从下到上依次为下二次风喷口、下一次风喷口、中二次风喷口、上一次风喷口、上二次风喷口，上三次风喷口，经过对改造前摸底试验结果的研究分析，锅炉主要现状为：

(1) 满负荷锅炉排烟温度139 ～ 147℃，锅炉效率90.8%～91.8%，减温水总量约8t/h。

(2) 炉膛中心区域处于过氧燃烧状态，炉内出现高温高氧环境，燃烧器配风方式为均等配风方式，不利于低NO_x控制，氮氧化物排放量为559～665mg/Nm³（标态，干基，6%氧量）。

(3) 三次风喷口风速高达90m/s左右，较高的三次风率影响主燃区的煤粉气流组织，导致锅炉尾部烟道甲乙侧烟气温度偏差大，水冷壁区域有结渣倾向，同时现有的三次风布置方式，不利于降低NO_x排放量。

由于不断提高的环保要求，煤燃烧带来的污染物排放问题日益受到人们的关注，锅炉NO_x排放控制日趋严格，各种炉内低氮燃烧方式得到研究和应用。

国内 200MW 以下的小容量锅炉多采用“乏气送粉”和“热风送粉”中储式制粉系统，中储式热风送粉锅炉将磨煤后的三次风送入炉膛燃烧，三次风温度低、水分高、煤粉浓度小，若三次风布置方式不当，会影响炉膛煤粉气流的燃烧组织，导致NO_x 排放量大、炉膛受热面沾污、炉膛烟温偏差、排烟温度高等状况。

为解决某130t/h 热风送粉锅炉 NO_x 排放量大的问题，决定对燃烧器进行改造，在保证锅炉安全运行的前提下，通过热态调试，控制炉膛出口的NO_x 排放量，并提高锅炉性能参数 。

燃烧器改造方案如下：

(1) 一次风管内采用扭转板 钝体装置，在炉膛垂直方向上形成浓淡分离燃烧。一次风气流提高煤粉浓度，可减少煤粉着火热，降低着火温度，缩短着火时间，提高火焰传播速度，燃烧器的稳燃性得到增强。同时一次风喷口处的钝体结构增强了烟气回流，卷吸炉膛高温烟气，有助于一次风煤粉气流快速着火。

(2) 中二次风射流方向与一次风射流方向反切4°，强化主燃烧区煤粉气流的扰动及混合，提高煤粉的燃尽率。

(3) 在主燃烧器上方约2.8 m处布置2层燃尽风喷口，燃尽风喷口设置水平 垂直摆动机构，通过喷口摆动调整炉内燃烧状态，作为控制主汽温度和炉膛出口烟温的辅助手段 。

双尺度低NO_x燃烧技术，通过在炉膛中心处建立高温低氧还原区，利用纵向三区不同的煤粉场、温度场、氧量场分布、形成纵向空气分级燃烧，可大幅度降低NO_x生成。由摸底试验结果可知，该锅炉三次风率偏大，如何优化处理三次风的布置方式，减小其对炉膛低氮燃烧氧量分布的干扰，是本次改造的要点。

(1) 小容量锅炉通过低氮改造，利用纵向三区不同的煤粉场、温度场、氧量场分布、形成纵向空气分级燃烧，可大幅度降低NO_x生成。可有效控制炉膛出口的NO_x排放量。

(2) 三次风的布置方式不仅影响炉内煤粉场、温度场、氧量场分布，也影响最终的NO_x排放量。锅炉改造前后双磨运行的NO_x排放量，排烟温度，水平烟道烟温偏差均高于单磨运行。

(3) 三次风经浓淡分离后从炉膛下部区域喷入炉膛，与炉膛出口之间的距离变长，炉膛出口气流残余旋转减弱，可有效抑制水平烟道烟温偏差，同时三次风携带的煤粉气流在主燃烧区生成的NO_x，由于炉膛下部还原气氛的作用，被还原为N₂，有助于减少NO_x的最终生成量。三次风下移后有可能出现燃烧不稳定的状况，可通过合理组织炉内气流分布，避免因三次风下移而可能出现的影响稳燃及炉渣上升的问题 。

回转窑三次风给量大小，决定着窑内缎烧待温度和其位置，在回转窑控制中，一般要求窑内缎烧带温度控制在1270±30℃范围，锻烧带位于窑体中部(即三次风嘴之间)，而且保持较长距离最好。二次风的给量决定着锻烧带的温度、长度，若风量不足，会使窑内锻烧带的温度降低，料中的挥发物挥发不充分，锻后焦品质低;过量的给风，又会使缎烧料烧损率过高。三次风给量决定着窑尾温度和锻烧带的延续程度:如三次风给定不足，会使挥发物燃烧不充分，窑尾温度低，易结圈，热量利用率低;过量又会使缎烧料烧损加剧，窑内负压降低 。

通过对回转窑的综合分析和测定，影响二次风给定的有关因素很多，其主要因素有:加料量。物料流动速度。窑头、窑尾温度。燃料流量;三次风给定量等参数。影响三次风量给定的因素与二次风类似，其详细内容略。

(1)通过对三次风机变频调速控制，使三次风量给定的调整更加迅速、准确，并实现了连续微调功能。解决了过去采用挡板只能粗调风量的缺点。

(2)三次风机的变频调速的应用，降低了风机电耗，节约了能源。

(3)变频器的无级调速功能的利用，使三次风量调整过程中，对回转窑控制系统影响降低到最小。

(4)实现了远程操作和调节的功能，更加方便分散控制操作。

(5)变频技术的应用，有利于回转窑自动控制系统和最佳缎烧工艺的实现。

(6)变频器的应用，使三次风机的运行状态实现了在线监控功能。