近年來隨著人們環保意識的增強，降低NO。排放問題也越來越引起人們的重視。為解決爐內結焦問題，同時考慮盡可能降低NO。排放，結合鍋爐大修對2#、3#鍋爐燃燒器進行了改造。改造后運行及測試結果表明，爐內結焦問題得到了根本的解決，NO。的排放也有了進一步的降低，取得了明顯的經濟效益和社會效益。
1、鍋爐及燃燒系統主要設計參數
鍋爐設計燃用鐵法混煤，多年實際基本上是鐵法礦務局的煤。雖然各礦及不同煤層的煤熱值變化范圍較大，但鐵法煤都有一定的結焦性。表1為燃燒器主要設計參數。圖1為燃燒器布置簡圖。表2給出了設計煤種和實際燃用煤的有關數據，從中可以看出實際燃用煤種與設計煤種相當接近。
2、水冷壁結焦的因素分析
結焦是一個復雜的物理化學過程和流體力學過程。產生結焦有三個要素：首先是煤的成分及組成；第二，是爐內溫度水平；第三，是氣流帶著熔融或半熔融的灰顆粒沖刷到受熱面上。這三個要素中，第一個是根源，且難以消除。但只要限制其中一條，即可避免結焦。
2.1 煤灰的成分與組成煤灰的成分與組成不同，其熔點也不同。堿類的熔點都在1560以下，而灰分中的主要氧化物，如Si02. Al203、Ca0和Mg0的熔點均在2 000以上，通常不易熔化。但灰分的熔點比灰分中某些純氧化物要低得多，因為灰分在整個熔化溫度區內，其各組分間可反應生成具有更低熔點的共晶體，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
根據從變形溫度到熔化溫度之問的溫差，可以預計在水冷壁管上形成的結焦層的沉積特性。若這一溫差很小，水冷壁上的焦層會比較薄，流動性和粘著力較強，這種焦很難用吹灰器除掉。如果從變形溫度到熔化溫度之問的溫差增大，所形成的焦要到積得較厚時其表面才能變成會流動的液體。這種焦與管子表面的粘著力較小，因此較容易被吹灰器吹掉。
2.2 爐膛溫度水平
爐膛溫度高是造成結焦的又一個重要條件。因為只有當溫度高于灰熔點時才會產生熔融的渣。然而，大容量鍋爐的爐膛溫度都很高，都在1500左右，通常都高于易結焦煤的灰熔點較多，用降低爐膛溫度的措施來防止結焦的效果不是很大。并且過低的爐膛溫度將影響煤的燃盡，從而降低鍋爐運行的經濟性。因此，只能適當降低。
2.3氣流沖刷受熱面
氣流攜帶熔渣沖刷到受熱面上，這是結渣的第三個必要條件。這與鍋爐結構、噴燃器方位、運行調整等都有關系。
噴燃器的位置與角度對爐內煙氣溫度分布影響較大。通常，希望爐膛中心煙氣溫度要高，靠近四周水冷壁的煙氣溫度應較低，最好低于燃煤灰分的軟化溫度。從空氣動力場來看，應使帶熔渣的氣流不要沖刷水冷壁，否則易造成結焦。因此，采用良好的燃燒器噴嘴及其合理的布置方位來實現上述目的。
鍋爐的運行工況如何，對結焦影響很大。如超負荷運行，過多地提高燃燒強度，使低熔點的FeO-Si02-CaO-Al203系的共熔體熔化區域增大，結焦的范圍擴大。
2.4爐內煙氣性質
爐內燃燒器區域水冷壁處煙氣是屬于氧化性還是還原性氣氛對鍋爐結焦有很大影響。灰分的熔化溫度在半還原性爐氣中比在氧化性爐氣中要低得多，結焦可能性大大增加。
3、防止爐內結焦的措施
防止結焦最基本的原則是消除產生結焦的基本條件。根據鐵嶺發電廠鍋爐爐膛熱力參數和燃燒器布置方式和鐵法煤的情況，只要采取必要的措施就可避免結焦問題的發生。
3.1 燃燒器的改造
針對鐵嶺電廠的情況對原燃燒器進行改造，采用水平濃淡燃燒器及周界風不等寬布置，同時采用一、二次風不等切圓的布置方式能有效地解決結焦問題。
水平濃淡燃燒器的工作原理是：布置于煤粉噴嘴體內葉片或布置在一次風管內的折流板將煤粉氣流分為濃淡兩股，濃相位于向火側，淡相位于背火側。一次風中的煤粉60%～80%位于濃側，20%～40%位于淡側。因此，淡側氣流的氧化性氣氛比普通燃燒器強得多，且氣流溫度相對較低，故不易結焦。另外，水平濃淡燃燒器濃相煤粉在向火側，煤粉濃度提高，煤粉氣流著火所需的熱量減少，著火溫度降低，因此，它比常規的燃燒器有更好的著火及穩燃效果。
本燃燒器的一次風噴口的周界風還采用了不等寬度布置方式，較多的風布置在背火側，可以確保燃燒器附近水冷壁處于氧化性氣氛中。見圖2。
另外，本燃燒器還采用了一、二次風不等切圓的布置方式。這就是將一次風噴口射流向二次風噴口射流相反方向偏轉一定角度，將煤粉氣流向爐膛中部轉移。這樣不僅可以降低水冷壁墻面煤粉濃度和氧量消耗，形成水冷壁附近的氧化性氣氛；還可以適當降低近墻面的熱負荷，這都有利于防止局部結焦。
由此可知，采用水平濃淡燃燒器和一、二次風不等切圓是解決易結焦燃煤的理想辦法。其作用是在爐內形成“風包粉”的總體流動工況，從而減輕燃燒器區域水冷壁結焦。
3.2調整好鍋爐燃燒強度
根據所用煤種的灰分熔點及對整個燃燒室四壁附近的煙氣溫度測量情況，調整鍋爐燃燒強度，使燃燒室四壁溫度小于或等于所用煤灰分的軟化溫度。
3.3 適當增大送風量
適當增大燃燒送風量，避免產生還原性或半還原性爐氣。氧化性的爐氣對減少Fe0產生低熔點渣是十分重要的，但風量過大會增加熱損失，甚至影響煤粉燃燒的穩定性。因此必須在允許條件下增加送風量，一般取過量空氣系數為1.2，但如燃煤灰分因含鐵量高而結焦嚴重時，則過剩空氣系數可取1.22～1.25。
3.4適當增加一次風剛性
一次風氣流盡管含粉，但與二次風相比速度較低，對于燃用高揮發分的煙煤，可選取較高的一次風速，以增加火焰剛性，減小氣流偏斜傾向，避免結焦。
根據其他電廠的情況，鐵嶺發電廠鍋爐的一次風速相對而言是偏低的，完全可以提高一些。
3.5調整燃燒工況、保持四角風粉均勻，防止氣流沖刷鍋爐水冷壁而結焦。
4、關于降低NOx排放問題
多年來的理論和試驗研究表明，煤燃燒過程中，所產生的氮氧化物NOx有兩種：燃料型NOx和溫度型NOx。研究表明：當過量空氣系數小于0.7時，就基本上沒有燃料型NO。產生。因此提高煤粉濃度，降低氧氣濃度，可以有效控制NO。生成。溫度型NO。是在高溫下由燃燒所需空氣中的氮氣氧化生成的，溫度低時幾乎不生成溫度型NOx。控制溫度型NO。生成的主要措施是：降低燃燒溫度水平；降低氧濃度；縮短煙氣在高溫區停留時間。
采用一、二次風不等切圓和水平濃淡燃燒器完全符合控制NOx生成原理。煤粉噴口向火側煤粉濃度比背火側高3倍左右，向火側雖然溫度很高，但相對氧量很低，NOx生成得到有效控制；同時，在背火側雖然相對氧量很高，但燃燒溫度卻較低，同樣也可以抑制NOx的生成。另外，一、二次風不等切圓的布置方式，相當于推遲了主二次風與燃燒氣流的混合，也有利于減少NOx生成。
5、改造效果及結論
根據上述分析，近兩年來，鐵嶺發電廠結合鍋爐大修對2#、3#鍋爐燃燒器采取了上述的改造措施，改造后的實際運行及相關的測試表明，采取上述改造措施后，在燃用鐵法煙煤正常運行情況下，燃燒器區水冷壁基本清潔，大塊結焦情況完全消除，由于大塊焦脫落而堵塞冷灰斗進而需要人工打焦的問題得到了徹底解決；改造后在滿負荷運行工況下，NOx排放量最低可達424.1mg/Nm3（折算到a=1.4），遠低于現行國家環保標準650 mg/Nm3。
結論：
為解決鐵嶺發電廠鍋爐爐內結焦問題，同時考慮盡可能降低NOx排放而進行的鍋爐一、二次風不等切圓布置加水平濃淡燃燒器的改造工作是成功的，取得了明顯經濟效益和社會效益。
