一、设备状况
黄埔发电厂5、6号锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的1025t/h亚临界压力中间再热直流炉，配置直流式燃烧器，四角切圆燃烧，每组燃烧器分5层一次风和7层二次风喷嘴，一、二次风间隔布置。制粉系统采用钢球磨煤机中间贮仓式，热风送粉，制粉乏气作为三次风在燃烧器上部分2层8个喷嘴从前后墙送入炉膛。一、二、三次风均为双切圆布置（图1）。
该2台锅炉已投产近20年，烟气中氮氧化合物排放超标，因此分别在2007、2008年大修时对两台锅炉进行了低nox燃烧改造，使nox排放量从850mg/m3（标准状态，下同）降至437mg/m3。为了进一步降低排放，须对锅炉进行燃烧优化调整。
二、低氧燃烧对锅炉运行的影响
锅炉采用低氧燃烧（低过量空气系数和空气分级燃烧）可较大幅度降低nox的排放量和减少锅炉排烟热损失，但会导致飞灰含碳量增加及引起炉膛腐蚀和结渣，降低燃烧效率。
2.1对nox排放的影响
在燃料的着火阶段，富燃料贫氧区由于氧浓度低，挥发分中氮不容易转变为nox，而且燃料在着火阶段停留时间延长，挥发分中氮化合物有充足时间发生还原分解和复合反应使nox的排放量减少。所以，可通过运行工况的改变来控制燃料和空气的混合程度达到降低挥发分nox生成量的目的。此外，由于三次风属于贫燃料富氧射流，三次风的投入，会降低nox转化为n2的还原作用，使空气分级的nox控制难度增加，所以应尽量减少三次风量。
2.2对锅炉效率的影响
5、6号炉设计排烟温度为131℃，夏天时高达150℃，明显偏高；设计氧量为4%-6%，在满负荷运行时氧量为4.50%左右，亦明显偏高。通过锅炉燃烧优化，降低过量空气系数可以减少排烟热损失，提高锅炉效率，同时空气量的减少，也可以降低送、引风机和增压风机电耗。
2.3对炉膛结焦及高温腐蚀的影响
锅炉低氧燃烧时，由于供应的空气量不足或空气混合不充分，使燃烧不*，容易产生co，因而使灰熔点大大降低，zui终造成炉膛结焦。co含量过高会在对应的区域产生强烈的还原性气氛，从而形成高温腐蚀。对此，对5、6号炉进行了一次风喷嘴“反切”5摄氏度和偏置二次风的低氮燃烧改造，在炉内实现了“风包粉”的燃烧模式，使二次风在水冷壁附近形成氧化性气氛，有效地防止了结渣和高温腐蚀。
2.4对汽水参数的影响
锅炉低氧燃烧时，由于主燃区缺氧运行，火焰中心会相应提高，但由于上部受到燃尽风的压制作用，火焰中心提高不明显，同时由于烟气量减少，部分抵消了烟气温度升高对尾部受热面吸热量的影响，因此主、再热汽温变化不明显。对于直流锅炉，还可以采用改变中间点温度、调整煤水比的手段使主、再热汽温在设计值附近运行。
三、锅炉燃烧优化
（l）以降低主燃烧区的氧量为主，维持燃尽风门、下部二次风门开度不变，关小其余二次风门开度，形成“缩腰型”布置，将火焰压制在中间进行燃烧，有利于降低飞灰、炉渣可燃物，并在煤粉着火阶段形成富燃料贫氧区。同时，在还原区减慢煤粉上升速度，延长在还原区的停留时间，有利于降低nox排放量。
（2）二次风箱与炉膛压差保持在600-800pa，保证二次风的刚度，一方面可以延迟与一次风的混合时间，有利于nox的还原；另一方面可在水冷壁形成一层保护层（氧化性气氛），防止水冷壁结渣和高温腐蚀。
（3）在确保煤粉喷嘴不结焦、烧坏的前提下，适当降低一次风率，提高一次风温，减少周界风量，有利于挥发分提前析出，着火提前，使煤粉在着火阶段停留时间延长，挥发分中氮化合物有充足时间发生还原分解和复合反应，使nox的排放量减少。同时，有利于煤粉的*燃烧，降低机械不*燃烧损失。
（4）对制粉系统进行优化试验，寻找磨煤机*组合方式，以减少nox排放量和飞灰含碳量，提高锅炉效率。
3.1制粉系统优化试验
5、6号炉共配备a、b、c、d4套制粉系统，一般情况下，3套制粉系统就可以维持机组300mw负荷，1套制粉系统作为备用。本文主要讨论3套制粉系统运行对低氧燃烧的影响。以6号炉为例，3套制粉系统分别采用abc、abd、acd、bcd4种组合方式。通过制粉系统优化试验，得出4种组合方式下锅炉运行参数的变化如表1所示。
从表1可以看出，当abd组合运行时，nox排放量zui低，但飞灰含碳量较高，锅炉的热效率zui低，氧量也较大；acd组合运行时，氧量zui低，但是nox排放量zui大，锅炉热效率也较低；bcd组合运行时，nox排放量和飞灰含碳量均较高；abc组合运行时，nox排放量较低，飞灰含碳量zui低，锅炉热效率zui高，氧量也在低氧燃烧*范围内，是*运行组合方式。
3.2低氧燃烧试验
在5号炉进行逐步降低氧量试验，随着氧量的降低、送风量的减少，逐步关小中、上部二次风门的开度，维持二次风箱与炉膛压差在600-800pa，并将一次风温从240℃逐步提高至245℃，将一次风压从3700pa降至3600pa。5号炉300mw负荷时氧量调整试验结果见表2。
从表2可见，当氧量逐步下降后，锅炉效率逐步上升，nox排放浓度明显下降，厂用电率逐步下降，飞灰含碳量呈下降趋势，但氧量由2.70％-3.00％降至2.50％-2.70％时，nox排放浓度有所下降，但飞灰可燃物明显上升，抵消了排烟热损失减少的作用，锅炉效率反而有所下降，而且水冷壁有结焦现象。因此，综合考虑锅炉安全、经济、环保的各方面要求后，确定5号炉300mw负荷时*氧量为2.70%-3.00％。根据300mw负荷时氧量调整以及优化燃烧情况，对270mw和240mw负荷时的*氧量也进行了试验，得出270mw负荷时*氧量为4.00％-4.30%,240mw负荷时*氧量为5.20％-5.50％。由此得出锅炉负荷每下降5mw，氧量需提高0.20%.
四、锅炉低氧燃烧优化后的效果
（l）5、6号炉低氮燃烧全面改造后，同年8-12月份nox排放浓度平均为414mg/m3；采用低氧燃烧后，nox排放浓度平均为358mg/m3，下降幅度超过13％.
（2）采用低氧燃烧后，氧量平均值由5.25％下降至4.04%（300mw负荷时氧量从4.50％下降至2.80%），相当于锅炉效率提高0.427%；排烟温度下降5℃，锅炉效率提高0.26%；飞灰可燃物下降0.19%，锅炉效率提高0.089%；送、引风机耗电率下降0.21%，制粉耗电率下降0.07%，供电标煤耗下降0.929/（kw·h）。综合上述影响，锅炉效率提高0.77%，供电标煤耗下降超过3.459/（kw·h），按两台炉每年供电量40亿kw·h计算，每年节省标煤超过1.38万t
（3）5、6号炉在运行过程中通过看火孔检查水冷壁结焦情况，没有发现异常变化，从运行参数也没有发现水冷壁结焦现象泊月份利用停炉机会检查水冷壁情况，没有发现高温腐蚀的现象。
（4）由于烟气量减少，流经电除尘烟气流速下降，提高了电除尘的效率，电除尘后烟尘浓度从以前的150mg/m3下降至70mg/m3，减少了尾部受热面和引风机叶片的磨损，提高了脱硫效率。