云浮發電廠NOx排放控制的措施

王國羽

摘 要：本文分析了氮氧化合物產生的條件，以及產生的機理，結合云浮發電廠在氮氧化合物排放的控制方法和調整措施，對燃煤鍋爐在降低氮氧化合物排放的有效辦法進行總結。

關鍵詞：氮氧化物；排放量；應對措施

中圖分類號：TM61 文獻標識碼：A

0.前言

隨著我國經濟的發展，我國對常規能源，特別是煤炭的消耗日益增長。煤炭在燃燒過程中釋放出的二氧化硫、氮氧化合物、粉塵等污染物帶來嚴重的環境問題，并且給生態系統造成了重大破壞。因此我們除了對煙氣作脫硫處理外，我們還要對煙氣作進一步的脫硝處理。

1. NOx形成機理

煤炭在燃燒過程中生成的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，其中以一氧化氮為主，一氧化氮約占86%以上，二氧化氮占10%以上。燃燒過程中NOx來自燃料中的氮化合物和空氣中的氮氣的氧化過程，按其生成的機理NOx可分為熱力型NOx和燃料型NOx兩大類。

1.1 熱力型NOx

它是空氣中的氮氣在高溫下（1000℃～1400℃以上）氧化而生成的NOx，熱力型NOx的主要影響因素是溫度和氧濃度。隨爐膛燃燒溫度和過?？諝庀禂档脑黾?，熱力型NOx的濃度也增加。

1.2 燃料型NOx

燃料型NOx是指燃料中的氮在燃燒過程中經過一系列的氧化—還原反應而生成的NOx，它是煤燃燒過程NOx的生成的主要來源。它既受到爐膛溫度、過量空氣系數以及燃煤的品質的影響，同時也受了燃料與空氣混合比例的影響。

2.影響燃煤鍋爐煙氣NOx排放濃度的因素

2.1 影響因素之一：燃煤中含氮量的差異

不同種類的燃煤，氮元素的所占的比例也差距很大，約為0.6%～2.6%。燃煤中氮含量越大，燃燒過程所形成的氮氧化合物就越多。反之越少。燃煤在燃燒化學反應過程中，氮的轉化效率可達28%～43%，而從電站鍋爐的測試的數據中可以了解到，氮的轉化率為20%～25%。

2.2 影響因素之二：鍋爐燃燒中心溫度

總的來說，燃燒條件一致的情況下（煤種，煤粉細度、含氮量相同），爐膛燃燒區域的溫度越高，氮的轉化率就越高，生成量的氮氧化合物就越多。

2.3 影響因素之三：鍋爐燃燒過?？諝饬喀?/p>

從氮氧化合物形成過程可以知道，燃燒過程中過?？諝饬吭酱?，氮氧化合物生成量就越多，反之，就越少。所以，要嚴格控制燃燒過程中的過?？諝饬?。

2.4 影響因素之四：煤粉細度

煤粉較細，燃燒就越容易、越充分，燃燒反應所需要的空氣量就越少，這樣產生的氮氧化合物就越少；而煤粉較粗，煤粉沒完全燃燒殆盡就進入了煙道，造成飛灰含碳量增大，從而機械不完全損失增大。為降低飛灰含碳量要大量補入助燃風，使得氮氧化合物生成量增加。所以，控制煤粉細度在較細范圍為宜。

3.云浮發電廠在控制NOx方面的應對措施

3.1 發揮低氮燃燒器作用

近年來，隨著國內外燃煤機組低氮燃燒器越來越普遍的使用，此技術已經變得日趨成熟，降低氮氧化物效果也相當明顯，對比沒有進行低氮燃燒器改造的機組，氮氧化合物可以減少一半以上。低氮燃燒器的作用就是將燃燒空氣分級送入爐膛，降低了燃燒中心區域的氧量濃度，從而降低了火焰的溫度。根據相關的研究機構統計，采用低氮燃燒器的鍋爐，其氮氧化合物排放濃度可降至400mg/m3左右。云浮發電廠#3、4鍋爐自2012年對鍋爐燃燒器進行了低氮燃燒改造，更換了低氮燃燒器。它采用同心同切，濃淡燃燒的方式，從而提高燃燒效率，又在各個燃燒器組的頂部增加了兩層OFA噴口，從而降低氮氧化合物生成量。現在基本處在NOx控制的較先進水平。

3.2 選用低氮含量的煤種

如云浮發電廠#3/4鍋爐設計煤種——內蒙古煙煤，含氮量為0.96%。而實際使用的山西煙煤為0.8%左右，是完全符合設計要求的。另外云浮發電廠在生產過程中加強對所有新增煤種進行元素分析，把好入廠煤的質量關，保證了所使用的燃煤的含氮量符合設計要求，為燃燒調整提供原始的真實的數據。

3.3 合理的燃燒調整

3.3.1 控制爐膛較低氧量。由于高溫條件下爐膛內過剩空氣量越小，NOx生成越少，所以云浮發電廠組織專業技術人員研究制定合理的爐膛氧量控制范圍，以不影響燃燒又利于減少NOx生成為目的選擇較低氧量值，通過折算成運行人員可監盤的氧量表參數控制，達到能控制爐膛內的空氣量。云浮發電廠針對#3、4鍋爐在不同負荷下制定的氧量控制措施見表1。

3.3.2 降低燃燒區域的溫度。通過降低一次風溫度，可一定程度上降低燃燒中心的溫度，從而降低氮氧化合物的生成量。云浮發電廠經過技術改造，在鍋爐A/B側一次風各加裝一條調溫冷卻管道。新裝管道從A、B側送風機出口擴散段上部接入，分別接至兩側標高25.47m的一次風熱風管，相應部位安裝一次風溫度調節閥門以便于運行中根據需要對一次風溫進行調節，具體如圖1所示。通過對一次風溫度的調節，使得鍋爐空氣預熱器出口與冷風管混合后的風溫降到210℃以下，一次風風粉混合后的溫度降到160℃以下，從而有效地降低火焰區的溫度峰值。另外，通過加強爐膛吹灰，提高爐內的輻射傳熱效果，使得爐膛出口溫度即使在滿負荷135MW時候，也控制在850℃以下，從而減少熱力型NOx生成量。

3.3.3 提高煤粉細度。通過調整磨煤機運行參數，適當關小粗粉分離器的折向擋板（由原來的45%的折向開度調整為35%），可以提高煤粉的細度；合理調整好磨煤機的通風量以及熱風溫度，可以煤粉更細，使煤粉燃燒得更充分，降低飛灰可燃物，這樣產生的氮氧化合物就較少。

3.3.4 合理的配風調整，提高入爐的燃燒區域的燃料濃度。爐膛配風采用“倒三角”，鍋爐的給煤量呈“正三角”布置。先讓燃料進行缺氧燃燒，即關小中下層二次風分風門的開度，使空氣量接近理論空氣量的情況下燃燒。此時燃燒區內過量空氣系數α<1，因而降低了燃燒速度和燃燒中心的溫度，從而降低了氮氧化合物的轉化率。另外為了完成全部燃燒過程，需要將完全燃燒所需的其他空氣由頂層燃盡風OFA1、OFA2噴口送入爐膛。在保證鍋爐參數正常的情況下，適當開大燃盡風擋板OFA的開度。在α>1的條件下完成全部燃燒過程。此方法在低負荷情況下收到的效果尤為明顯。低負荷情況下，通過停運部分上層燃燒器，從而增加中下層燃燒器的煤粉濃度，使得燃燒區域處于缺氧燃燒的狀態，可使得低負荷運行氮氧化合物容易超標的問題得到有效解決。

3.4 采用SCR（脫硝）裝置

云浮發電廠選擇了目前火電行業里應用相當廣泛的SCR脫銷工藝。即煙氣在300℃～400℃范圍內，利用V2O5、WO3作為催化劑，使煙氣中的氮氧化合物與氨氣相接觸產生化學反應，將氮氧化合物還原成無害的氮氣和水，使用該裝置脫銷效率達到80%以上。

結論

采用以上方法后云浮發電廠#3、4鍋爐SCR反應器前的NOx排放量由約600mg/m?降至320mg/m?左右。而煙氣經SCR（脫硝）裝置進一步脫除之后煙筒NOx排放量降到50mg/m?左右，遠遠低于200mg/m?的國家標準。另外，云浮發電廠#3、4爐飛灰可燃物排放量未見明顯提高。鍋爐效率能保持在93.5%左右。

參考文獻

[1]蘇劍波，鐘玉鳴.氮氧化物排放控制技術的研究進展[J].廣東化工，2007（1）：56-58+62.

[2]李紹輝.氮氧化物排放控制的探討[J].華北電力技術，2007（11）：1-4.

[3]楊冬，路春美，王永征，等.煤燃燒過程中氮氧化物的轉化及控制[J].山西能源與節能，2013（12）：1-4.