淺析1000MW超超臨界鍋爐降低NOx排放的措施

楊　飛（廣東粵電靖海發電有限公司,廣東 揭陽 515223）

淺析1000MW超超臨界鍋爐降低NOx排放的措施

楊飛
（廣東粵電靖海發電有限公司,廣東 揭陽 515223）

本文介紹了NOx產生機理及影響因素，結合本廠實際提出了降低NOx排放技術措施，為類似機組運行中降低NOx排放提供有價值的參考。

降低；NOx；措施

隨著經濟的發展，環境問題也日益突出，燃煤鍋爐在工業生產中產生了大量NOx，對生態環境產生了嚴重的危害，也越來越受到人們的關注。2014年新的環保法實施，對火電廠大氣污染物排放提出了更高要求，對超限排放處罰力度更加嚴重，開展如何降低超超臨界鍋爐NOx的排放具有十分重要的意義。

1　NOx生成機理

燃燒過程中生成的氮氧化物主要是NO和NO2，通常把這兩種氮的氧化物統稱為NOx。其中NO的生成量占90%以上。

NOx生成機理和途徑一般分為熱力型、燃料型和快速型3種。

（1）熱力型是指空氣中的氮氣在高溫下氧化而成NOx。在1350℃以下，熱力型NOx生成量很少，幾乎100%是燃料型NOx，但隨著溫度的上升，熱力型NOx生成量迅速增加，溫度達1600℃以上時，熱力型NOx占NOx生成總量的25%~30%；

（2）燃料型指的足燃料中含有的氮化合物在燃燒過程中熱分解而又氧化生成NOx，占到NOx總量的70%~80%；

（3）快速型指的是燃燒時空氣中的氮氣和燃料中的碳氫離子團等反應生成NOx，量很少，一般小于5%，可以不予考慮。它的生成量與爐內壓力的0.5次方成正比，而與爐內溫度的關系不大。

影響NOx生成的因素主要有：火焰溫度、氧濃度、高溫區停留時間、燃料比Fc/V(固定碳含量/揮發分)等。

2　設備概況

廣東某電廠鍋爐型號為DG3033/26.15-Π1型。為東方鍋爐廠制造的超超臨界參數變壓直流爐、前后墻對沖燃燒、固態排渣、單爐膛、一次中間再熱、采用煙氣檔板調節再熱汽溫、平衡通風、露天布置、全鋼構架、全懸吊結構，Π型鍋爐。設計煤種為神府東勝煙煤，校核煤種為山西晉北煙煤。

磨煤機采用上海重型機械廠生產的HP1163Dyn中速磨煤機，鍋爐制粉系統采用6臺中速磨煤機，冷一次風正壓直吹系統，5臺運行，1臺備用，煤粉細度R90=16~20%，煤粉均勻性指數為1.0~1.1。

脫硝系統采用東方鍋爐生產選擇性催化還原法（SCR）脫硝裝置，催化劑層數按2+1模式布置，初裝2層預留1層。2層催化劑條件下脫硝效率不小于50%，反應器及裝置輔助系統容量按脫硝效率不小于80%的空間及荷載來設計。脫硝催化劑采用蜂窩式催化劑，還原劑采用液氨。脫硝系統停止噴氨的最低煙溫為300℃，最高連續運行煙溫420℃。

3　降低NOx排放措施

目前降低火電廠NOx排放量主要有兩種方式：一是采用低NOx燃燒技術，減少爐膛內燃燒生成的NOx量；二是在煙道尾部加裝脫硝裝置，采用煙氣脫銷技術，將NOx從煙氣中脫出，減少向環境的排放量。

3.1減少NOx生成的措施

鍋爐產生的NOx主要以熱力型NOx和燃料型NOx為主，因此，降低煤粉鍋爐NOx排放量的控制措施應著重從降低燃料型NOx和熱力型NOx的生成量下手。針對影響NOx生成因素，結合我廠實際情況，采取如下措施來減少NOx生成。

（1）鍋爐負荷與NOx生成量關系較大，主要體現在氧量的高低上。低負荷時雖然熱力型NOx會減少，但低負荷時爐膛氧量高，燃燒器區域出于富氧狀態，所以低負荷工況SCR入口NOx含量會大大升高。低負荷階段適當降低爐膛氧量，可抑制NOx的生成量，但降低氧量對鍋爐汽溫又有不利影響，所以兩者之間必須平衡。70%及以上負荷控制爐膛出口氧量≯3.0%；50%~69%負荷控制爐膛出口氧量≯5.0%；50%以下負荷控制爐膛出口氧量≯7.0%；

（2）在相同負荷下，中下層磨運行時NOx會少于上層磨運行。中低負荷工況下盡量保持中下層磨運行，如需運行上層磨，也應盡量減少上層磨出力增大下層磨出力。在50%及以下負荷工況下，保持3臺磨運行比4臺磨運行對減少NOx生成量是非常有效的；

（3）開大燃盡風。適當降低主燃燒器區域的氧量能減少NOx，特別是提高燃盡風量效果較好。但當燃盡風開度超過70%再繼續提高燃盡風量時效果提高不明顯；

（4）各燃燒器層制粉出力按正三角調整，二次風出力按倒三角調整；

（5）確定合適的煤粉細度。適當的煤粉細度，可促使燃燒初期揮發分迅速而大量地析出燃燒消耗氧份，造成局部還原性氣氛，從而抑制NOx的生成量；

（6）優化磨煤機運行方式，避免最上兩層磨煤機同時運行，盡量降低爐膛火焰中心。當鍋爐最上兩層磨煤機同時運行時，由于熱力型NOx的生成量急劇增加，爐膛NOx含量急劇升高；

（7）降低NOx生成采取的措施，與穩定燃燒、提高燃燒效率采取的措施相矛盾，在運行中不應以惡化燃燒來達到降低NOx生成。運行中應綜合考慮所有因素，以達到最佳效果。

3.2脫銷系統調整

鍋爐NOx生成量與燃料特性，鍋爐負荷（氧量、爐膛溫度、制粉系統運行方式、燃燒配風方式）息息相關。而脫硝系統的被控過程具有大滯后、非線性、時變性及NOx測量會失真等特點，按照我廠的控制邏輯策略，對脫硝系統進行如下運行調整。

3.2.1鍋爐煙氣的調整

煙氣溫度是影響NOx脫除效率的重要因素，控制反應器入口煙氣溫度在320℃～400℃范圍，并盡量維持在340℃～380℃的最適宜溫度。煙氣溫度過低會影響催化劑的活性，影響NOx的脫除效率。煙氣溫度高于340℃時催化劑的活性上升明顯，380℃時催化劑活性達到最大，超過400℃后活性又開始略有降低，所以反應器入口最適宜

煙氣溫度為340℃～380℃。當煙氣溫度過高超過400℃時，NH3會與煙氣中的O2發生反應導致煙氣中的NOx增加，超過450℃還有可能引起催化劑燒結堵塞微孔，造成催化劑失活失效，催化劑廠家規定450℃以上運行不能超過5個小時。

煙氣溫度低于320℃時，煙氣中的SO3容易與逃逸的NH3生成銨鹽，附著在催化劑表面和空預器換熱元件上，降低催化劑的活性及造成空預器堵塞，催化劑活性的進一步降低又加劇了NH3的逃逸形成惡性循環。

3.2.2噴氨流量的調整

（1）在不同的鍋爐負荷下要根據SCR反應器入口NOx濃度和出口NOx濃度來調節噴氨流量；

（2）控制氨的逃逸率，保證氨逃逸率在3.0ppm以下，否則應減少氨氣噴入量；

（3）控制SCR出入口差壓低于450Pa，否則應增加吹灰頻率，必要時降低機組負荷；

（4）提高鍋爐脫硝設備運行的穩定性，在鍋爐負荷大幅變化及啟停磨時，NOx生成量大幅變化，造成噴氨調門大幅度波動，因此在快速升降負荷時，要密切關注SCR反應器出入口NOx變化情況，提前對噴氨量進行調節，減少NOx排放。

4　結論

在火電廠大氣污染物排放標準要求日益嚴格的形勢下，通過低NOx燃燒控制技術，能夠顯著降低NOx排放濃度，同時也會對爐內火焰穩定性和燃料的完全燃燒程度有不利的影響，選擇合理的NOx控制措施必須要兼顧燃燒經濟性的影響。脫硝系統運行調整是一個相對復雜的化學、物理反應過程，影響因素較多，跟煙氣流速、流場分布等息息相關，不是簡單的一噴了之。降低火電廠NOx排放應以控制NOx生成為主，煙氣脫銷為輔，綜合考慮所有因素，以達到環境與經濟的和諧統一。

[1]周沖.玉環電廠降低NOx的排放措施[J].潔凈煤技術,2011,17(01).

[2]劉智勇，張志遠.660MW超臨界鍋爐降低NOx排放的調整優化[J].科技信息,2011(29).