山东省环保厅、省质监局日前发布实施《煤粉锅炉低氮燃烧技术性能规范》(以下简称“《规范》”)，大力促进煤粉锅炉低氮燃烧技术的规范化和标准化，以减少燃煤锅炉氮氧化物排放，有效改善大气环境质量。北极星节能环保网经对《规范》进行整理，以飨读者。
《煤粉锅炉低氮燃烧技术性能规范》
前 言
本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
本标准由山东省环境保护厅提出。
本标准由山东省环保标准化技术委员会归口并解释。
本标准起草单位：烟台龙源电力技术股份有限公司。
本标准主要起草人：唐宏、李明、林淑胜、张永和、崔学霖、侯波、陈彦森、孙树翁、张超群、孙淑玲、蔡德。
引 言
为贯彻落实《中华人民共和国大气污染防治法》，切实有效地改善大气环境质量，促进煤粉锅炉低氮燃烧技术的规范化和标准化，减少燃煤锅炉氮氧化物排放，山东省环境保护厅组织制定本标准。
煤粉锅炉低氮燃烧技术性能规范
1范围
本标准规定了煤粉锅炉采用低氮燃烧技术时设计、施工和验收应遵守的技术性能规范。
本标准适用于燃用无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤，采用切向、墙式对冲燃烧方式和双拱(W型火焰)燃烧方式的煤粉锅炉。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 10184 电站锅炉性能试验规程
GB/T 22395 锅炉钢结构设计规范
GB 50217 电力工程电缆设计规范
DL/T 435 电站煤粉锅炉炉膛防爆规程
DL/T 715 火力发电厂金属材料选用导则
DL/T 752 火力发电厂异种钢焊接技术规程
DL/T 777 火力发电厂锅炉耐火材料技术条件
DL/T 869 火力发电厂焊接技术规程
DL/T 1113 火力发电厂管道支吊架验收规程
DL/T 5072 火力发电厂保温油漆设计规程
DL/T 5121 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程
DL/T 5161.5 电气装置安装工程质量检验及评定规程 第5部分：电缆线路施工
DL/T 5175 火力发电厂热工控制系统设计技术规定
DL/T 5182 火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路、电缆设计技术规定
DL 5190 电力建设施工技术规范
DL/T 5210.4 电力建设施工质量验收及评价规程 第4部分：热工仪表及控制装置
DL/T 5210.5 电力建设施工质量验收及评价规程 第5部分：管道及系统
DL/T 5210.7 电力建设施工质量验收及评定规程 第7部分：焊接
DL/T 5240 火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程
JB/T 1612 锅炉水压试验技术条件
JB/T 1615 锅炉油漆和包装技术条件
JB/T 4194 锅炉直流式煤粉燃烧器制造技术条件
JB/T 10440 大型煤粉锅炉炉膛及燃烧器性能设计规范
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
煤粉锅炉 pulverized coal fired boiler
燃煤磨制成的煤粉，通过燃烧器送入炉膛后，在悬浮状态下进行燃烧的锅炉。
3.2
煤粉燃烧器pulverized-coal burner
将煤粉制备系统供来的煤粉/空气混合物(一次风)和燃烧所需的二次风分别以一定的配比、温度和速度通过特定的喷口射入炉膛，在悬浮状态下实现稳定着火燃烧的装置，是组织好炉内正常的气固两相流动和燃烧反应所必不可少的关键设备。最常使用的煤粉燃烧器可粗略分为直流式和旋流式两类。直流式燃烧器多用于切向燃烧和拱式燃烧系统;旋流式燃烧器则多用于墙式燃烧系统;弱旋流燃烧器适用于拱式燃烧。有的炉膛除燃烧器外，还装有独立的三次风(tertiary air)、分级风(staging air)喷口或燃尽风(over fire air, OFA)喷口;配贮仓式制粉系统的锅炉还装有乏气(vent)喷口(也称三次风)。
3.3
切向燃烧 tangential firing
燃烧器的一、二次风采用多层直流式喷口排成一竖列布置在炉膛四角(或炉墙)，每层射流喷口的几何中心线都与位于炉膛中央的一个或多个同心的水平假想圆相切(极限条件下，假想圆直径可以为零，称为四角对冲燃烧);各层射流的旋转方向相同或上部一些层射流旋转方向与下部各层相反。这些气流交会时发生强烈的混合。有助于相互点火稳燃，并形成旋转上升火焰。这种燃烧方式又称“角式燃烧” (corner firing)或“四角切圆燃烧”，如图1 (a)所示。切向燃烧的特点是喷口射流速度相对较高;一、二次风早期混合较迟而后期混合相对较强;炉膛充满度较好。个别锅炉(如燃用高水分褐煤配风扇磨的锅炉)也有将直流燃烧器布置成六角或八角射流相切形式的。“四角对冲”燃烧(一、二次风多股射流对冲布置)及“四墙切圆”燃烧(燃烧器布置在四面墙上)都属此类燃烧方式。
3.4
墙式燃烧 wall firing
在炉膛前墙或前、后墙壁上水平布置多个旋流式燃烧器，各燃烧器的一、二次风通过环形喷口旋转射入炉膛，形成的火炬转折向上。大容量锅炉常在炉膛前、后墙对冲布置2～4层旋流燃烧器，如图1(b)所示。这种墙式燃烧又称“对冲燃烧”(opposite firing)。其特点是，依靠燃烧器旋转气流中心负压产生的高温烟气回流维持煤粉射流的着火和稳定燃烧，并形成各自基本独立的火炬;一、二次风的早期混合相对较强;只有上下左右相邻燃烧器的火炬之间才可能具有相互支持的作用。
3.5
拱式燃烧arch firing
采用直流缝隙式、套筒式或弱旋流式燃烧器成排布置在炉膛前墙的炉拱上，煤粉火焰向下射入炉膛后，在中心转折向上形成“U”形火炬，故也称“下射式燃烧”(down-shot firing)。当燃烧器同时布置在前、后墙的炉拱上时，则形成“w”形火炬，称“双拱燃烧”(double-arch firing)或“W型火焰燃烧”(W-flame firing)，见图1(c)。双拱(W型火焰)燃烧方式是大容量锅炉燃烧难于着火燃尽的煤种(无烟煤、贫煤)常采用的一种燃烧方式。
3.6
锅炉额定负荷boiler rated load(BRL)
蒸汽锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度、使用设计燃料时设计所规定的蒸发量，又称锅炉额定蒸发量(boiler rated capacity)。
00001注：有时锅炉额定负荷也用热功率表示。
3.7
锅炉最大连续出力boiler maximum continuous rating(BMCR)
锅炉在额定蒸汽参数、额定给水温度，并使用设计燃料能安全连续产生的最大蒸发量。又称锅炉最大连续出力。
3.8
锅炉最低稳燃负荷boiler minimum stable load without auxiliary fuel support
锅炉不投辅助燃料助燃的最低稳定燃烧负荷，常用其与锅炉最大连续出力(BMCR)之比表示，称为最低稳燃负荷率，即：
注1：分子、分母皆应按锅炉输出热功率计。
注2：每台已投运的机组煤粉锅炉都可能具有3个不同定义的最低不投辅助燃料稳燃负荷率数值，即：
设计保证值：锅炉制造厂保证的最低稳燃负荷数值;
试验值：在设计煤种及正常工况条件下经持续4 h～6 h稳定运行(无局部灭火及炉膛负压大幅度波动现象，试验可达到的最低数值;
可供调度值：考虑到日常入炉煤质波动及设备状态和控制水平、火焰检测系统的可靠性等条件，由业主规定的可供负荷调度用的实际运行数值。
3.9
炉膛排出氮氧化物(NOX)浓度furnace exit NOX concentration
锅炉炉膛排出干烟气中含有的初始NOX浓度。它有别于锅炉的NOX排放浓度(只有在炉膛后烟气流程中未设NOX脱除装置时才相等)。 NOX是NO2、NO和其他微量氮氧化物的总称，都属于有害污染气体组分。煤粉燃烧最初生成的氮氧化物主要是NO(约占总体积的95 %)，其余基本为NO2。在大气中NO被氧化成NO2。NOX生成量与燃烧方式及燃料含氮量有关。本标准表述的NOX浓度都是已换算到标准状态(过量空气系数α=1.4，即O2=6 %)下的干烟气中以NO2计算的质量浓度;其单位表示为mg/m3(标准状态下)(O2=6 %)。炉膛排出的NOX浓度通常是在锅炉尾部烟道(如有NOX脱除装置，则在其前)测定NO及NO2的体积浓度，再按式(2)换算为规定条件的质量浓度，即：
式中：
NOX ——在规定条件下NOX的质量浓度，mg/m3(标准状态下)(O2=6 %);
NO、NO2 ——实测的NO及NO2体积浓度(干烟气组分)，μL/L，即ppm(V);
2.05 ——NO2的密度，即46.00/22.41的商，g/L;
O2 ——实测干烟气样品的含氧量，%(V)。
如只测量NO的体积浓度时，可改用式(3)计算：
3.10
煤粉锅炉低氮燃烧技术Low NOX combustion technology for pulverized coal fired boiler
煤粉锅炉采用燃料分级、空气分级、低氮燃烧器技术等，通过炉膛内合理的燃烧组织，抑制氮氧化物生成，并还原部分已生成的氮氧化物的技术。
3.11
低氮燃烧脱硝效率De-NOX efficiency of low NOX combustion
相同的煤质、BRL工况下，煤粉锅炉采用低氮燃烧技术比未采用低氮燃烧技术炉膛排出氮氧化物(NOX)浓度的降低值与未采用低氮燃烧技术炉膛排出氮氧化物(NOX)浓度比值。见式(4)：
式中：
ηDN ——低氮燃烧脱硝效率，%
NOX,0、NOX,1 ——煤粉锅炉未采用低氮燃烧技术、采用低氮燃烧技术炉膛排出NOX的质量浓度，mg/m3(干烟气，标准状态，折算到O2=6 %)。
4采用低氮燃烧技术锅炉性能及污染物排放考核试验要求
4.1锅炉性能及污染物排放考核试验应由具备相应资质单位，按GB/T 10184要求进行。试验由业主主持，供货或改造单位参与，业主负责将锅炉调整到满足试验规定的运行状态。试验工况应包含BRL工况和其它工况，其它工况由业主、供货或改造单位和调试单位共同协商确定。对于已投产锅炉采用低氮燃烧技术改造工程，应在改造前、后各进行试验，改造前试验为摸底试验，改造后的试验为性能考核验收试验，试验煤质和工况应符合协议要求。
4.2新建锅炉考核试验按照协议约定时间进行。改造锅炉摸底试验宜在改造前3个月内进行，性能考核验收试验宜在改造后正常投运的1～3个月内进行。
5锅炉采用低氮燃烧技术性能要求
5.1锅炉采用低氮燃烧技术炉膛NOX排放浓度和脱硝效率要求
5.1.1对于采用低氮燃烧技术改造的锅炉，改造设计煤质收到基灰分Aar≤20 %时， BRL工况脱硝效率和炉膛NOX排放浓度推荐值见表1。
5.1.2对于新建锅炉，设计煤质收到基灰分Aar≤20 %时，BRL工况炉膛NOX排放浓度宜不高于表1中推荐值。
5.1.3当锅炉设计煤质或改造设计煤质收到基灰分20 %30 %时，炉膛NOX排放浓度推荐值可增加20 %。
5.2锅炉采用低氮燃烧技术热效率要求
5.2.1已投产锅炉进行低氮燃烧技术改造后，BRL工况的锅炉热效率降低值宜不大于0.5 %(绝对值)。
5.2.2新建锅炉热效率宜不低于同等条件已投产锅炉进行低氮燃烧技术改造后锅炉热效率。
5.3锅炉采用低氮燃烧技术水冷壁面烟气氧含量要求
采用低氮燃烧技术的锅炉水冷壁面烟气氧含量宜不低于2 %，取样与分析按GB/T 10184第5.7条规定进行。
5.4锅炉采用低氮燃烧技术其它性能要求
5.4.1对于新建锅炉，锅炉出力、最低稳燃负荷、飞灰和炉渣含碳量、CO排放浓度、减温水量、过热蒸汽和再热蒸汽参数等指标，宜优于同等条件已投产锅炉低氮燃烧技术改造后指标。
5.4.2对于已投产锅炉低氮燃烧技术改造其它性能要求：
a) 改造应不降低锅炉出力;
b) 改造应不引起锅炉最低稳燃负荷升高;
c) 改造应不降低锅炉煤种适应性;
d) 改造后，BRL工况下锅炉CO排放浓度宜低于300μL/L;
e) 改造后，BRL工况下锅炉飞灰含碳量增加值宜不大于0.5 %(绝对值)，炉渣含碳量增加值宜不大于1.5 %(绝对值);
f) 改造后，锅炉BRL工况下减温水流量变化要求：
1) 改造后过热器减温水流量比改造前增加宜不超过设计值的20 %，并且应不超过过热器减温水流量的设计值;
2) 改造后再热器减温水流量比改造前增加宜不超过5 t/h。
g) 改造对锅炉BRL工况下过热蒸汽及再热蒸汽温度变化要求：
1) 若摸底试验确认过热蒸汽或再热蒸汽温度与设计值偏差超过±5 ℃，改造方与业主宜协商改造后过热蒸汽温度和再热蒸汽温度考核值;
2) 若摸底试验确认过热蒸汽和再热蒸汽温度与设计值偏差不超过±5 ℃时，改造后过热蒸汽温度和再热蒸汽温度与设计值偏差宜不超过±5 ℃。
h) 改造应不引起锅炉受热面金属壁温超温;
i) 改造应不加重锅炉结渣;
j) 改造应不影响锅炉水冷壁强度和水动力性能;
k) 改造新装的燃烧器应与制粉系统相匹配。
6已投产锅炉采用低氮燃烧技术改造相关设计要求
6.1更改或增加的风箱、风道满足原锅炉风箱、风道强度设计要求。
6.2更改的锅炉钢结构应符合GB/T 22395的规定，并不低于原结构强度。
6.3烟风煤粉管道设计应按照DL/T 5121的要求。
6.4锅炉金属材料选取应符合DL/T 715的规定并不低于原金属材料，耐火材料选取应符合DL/T 777的规定。
6.5燃烧器性能设计应按照JB/T 10440的要求，并符合DL/T 435的规定。
6.6燃烧系统设计计算应符合DL/T 5240的规定。
6.7热工控制系统设计应按照DL/T 5175的要求，新增燃烧系统的仪控设备控制点应纳入机组控制系统(如DCS)，运行人员可在单元集控室内通过控制系统直接完成对新增系统设备操作和参数的监控。
6.8热工自动化就地设备安装、管路、电缆设计应按照DL/T 5182的要求。
6.9电缆选择应符合GB 50217的规定，电缆施工应按照DL/T 5161.5的要求。
6.10保温油漆设计应按照DL/T 5072 的要求。
7已投产锅炉低氮燃烧技术改造燃尽风系统的要求
7.1可在锅炉上增加燃尽风喷口，也可扩大原燃尽风喷口。
7.2燃尽风门挡板开度应能在0 %～100 %区间连续调节。
7.3在设计燃尽风量工况运行时，锅炉过热器减温水流量和再热器减温水流量应按5.4.2f)的规定。
8已投产锅炉低氮燃烧技术改造水冷壁管道弯曲开孔要求
8.1水冷壁弯管规格应与原水冷壁管规格相一致。
8.2水冷壁弯管材质应不低于原水冷壁管材质。
8.3水冷壁弯管应由有资质的厂家制造，对水冷壁弯管管材进行100 %涡流探伤，所有对接焊缝进行100 %无损探伤，在水压试验前应进行通球试验。
9已投产锅炉低氮燃烧技术改造相关设备制造、试验和包装
9.1燃烧器的制造应符合JB/T 4194的规定。
9.2水冷壁管屏焊接应符合DL/T 752和DL/T 869的规定。
9.3水冷壁管屏水压试验应符合JB/T 1612的规定。
9.4设备和部件包装油漆应符合JB/T 1615的规定。
10施工与验收
10.1施工
按照DL 5190的要求。
10.2低氮燃烧技术相关设备和系统验收
10.2.1管道支吊架应符合DL/T 1113的规定。
10.2.2热工仪表及控制装置应符合DL/T 5210.4的规定。
10.2.3管道及系统应符合DL/T 5210.5的规定。
10.2.4焊接验收测试应符合DL/T 5210.7的规定。
10.3性能指标验收
按技术协议要求的指标及性能验收试验报告结论进行验收。
