降低氮氧化物的运行措施
摘要：随若国家对火力发电行业在环保方面越來越商的要求，火电厂必须做到超低排放，火电厂锅炉燃烧 产物烟气中的氮叙化物时其中最主要的排放抬标之一，木文通过从运行角度分析如何降低氮氧化物，达到 超低排放的要求。 关键词：锅炉：氮氧化撫：运行
1、引言
氮氧化物是大气中主要的气态污染物之一，包括多种化合物，如氧化亚氮（NzO）. 一氧 化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）和五氧化二氮（N2O5）等。 其中N2O3、N2O4、20,很不稳立，常温下很容易转化成NO和NO?。大气中含疑较髙的氮 氧化物主要包括N2O、NO和NO?,英中NO和NO?是大气中主要的氮氧化物。
自然界中的NOx主要来自•雷电，森林草原火灾，氧化大气中的氮和上壤中微生物的消 化作用，这些氮氧化物在大气系统中均匀分散,并参加在环境中的氮循环。人类活动产生的 氮氧化物主要来源于燃烧过程，可分为固左源和移动源，是造成大气污染的主要污染源之一。 固泄源指来自工业生产的燃料燃烧，还有部分来自硝酸生产、硝化过程、生产和金属表 而硝酸处理等过程的排放，移动源指交通运输燃料燃烧的排放。根据美国环保局（EPA）文献 估计，人类产生的NOx有99%来自于燃烧，固泄源和移动源各占一半。从燃烧系统排出的 NOx有95%以上是NO,其余主要是NO2。 二、氮氧化物的生成机理有三种:
（1） 热力型（也称温度型），是指空气中的氮在超过15004C的髙温下发生氧化反应， 温度越高，NOx的生成呈越多。如果局部区域的火焰温度很高，将产生大量NOx,这部分NOx 占NOx总量的10%-20%,要减少温度型NOx,就要求燃烧处于较低的燃烧水平，同时要求燃 烧中心各处的火焰温度分布均匀。 （2） 燃料型，是指燃料中的氮受热分解和氧化生成NOx。主要指挥发分中的氮化合物生 成NOx,苴占NOx总量的80%-90%,这部分NOx {£燃烧器出口处的火焰中心生成。由于大
部 分煤粒中的挥发分在30〜50ms内析出，当煤粉气流的速度为10〜15m/s时，挥发分析出的 行程小于lm。要控制该区域中的Nox的生成量，就应控制燃料着火初期的过量空气系数， 使煤粉在开始着火阶段处于缺氧状态，挥发分生成的一部分NOx被还原，这样实际生成的 NOx数量可以明显减少。
（3） 快速型（也称快速温度型），是指空气中的氮和碳氢燃料先在高温下反应生成中间 产物N、NCH、CN等，然后快速与氧反应，生成NOx。这部分NOx占NOx总量的5汕
因此主要采取有效措施控制燃料型及热力型NOx的生成，从而达到降低NOx排放疑。
三、降低NOX的通用措施
1、 在燃用挥发分较髙的烟煤时，燃料型NOx含量较多,快速型N0：＜极少。燃料型 N0.是空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应生成N0：.：，燃料中氮并非全部转变为N0 X ,它存在一个转换率，降低此转换率控制NO X排放总量，可采取：
（1） 减少燃烧的过量空气系数：
（2） 控制燃料与空气的前期混合：
（3） 提高入炉的局部燃料浓度。
2、 热力型NOx :是燃烧时空气中的N ’和0=在高温下生成的N0：.：,产生的主要 条件是髙的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性：然后是髙的氧浓度，要减少热力型N0.
降低氮氧化物的运行调整措施
的生成，可采取：
（1） 减少燃饶最髙温度区域范围：
（2） 降低锅炉燃烧的峰值温度：
（3） 降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度。
具体来说，就是在保证锅炉燃烧安全的前提下，采取以下措施来减少氮氧化物的生成：
（1） 低过量空气燃烧：低氧燃烧，运行中控制氧量3%左右运行
（2） 空气分级燃烧：空气分级燃烧是将燃烧过程分阶段完成。第一阶段：将从主燃烧
器供入炉膛的空气虽:减少到总空气量的70%-80%,相当于理论空气量的80%此时过量空气 系数a <1,使燃料先在缺氧条件下燃饶，在还原性气氛中降低的Nox的反应速率，抑制了 在这一燃烧区中的生成量。第二阶段：为了完成全部燃烧过程，完全燃饶所需的英余空气则 通过布程在主燃烧器上方的专门空气喷口 SOFA （over fire air） 一-称为"燃尽风"（俗称 火上风）喷口送入炉膛，与第一级燃烧区在"贫氧燃烧"条件下所产生的烟气混合，在。>1
的条件下完成全部燃烧过程。燃烧器改造后，燃尽髙度为1伽，较改造前增加1.6m,火焰中
心位豊有所提高，烟温，汽温升高。
图1：低氮燃烧器
（3） 燃料分级燃烧：所有一次风设计喷口为上下浓淡分离形式，中间加装较大的稳燃 钝体形式，浓淡燃烧除可降低NOx外，还可对煤粉稳燃、提前着火有积极作用。同时钝体能 优先增加卷吸的髙温烟气量，进一步强化稳燃。在燃烧中已生成的NO遇到烧根CHi和未 完全燃烧产物CO、H：、C和CnHm时，会发生NO的还原反应，重新还原为N=。利用 这一原理,将主要燃料送入第一级燃烧区，在u>l条件下，燃烧并生成NO,：,送入一级 燃烧区的燃料称为一次燃料，其余15~20$的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃饶区，在 «<1的条件下形成很强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的NOx在二级燃烧区（再 燃区）内被还原成氮分子，送入二级燃烧区的燃料又称为二次燃料，或称再燃燃料。在再 燃区中不仅使得已生成的NOx得到还原，还抑制了新的NOx的生成，可使N（X的排放浓度 进一步降低。在采用燃料分级燃烧时，为了有效地降低N0=排放，再燃区是关键。因此， 需要研究在再燃区中影响NOx浓度值的因素。
（4） 烟气再循环
目前使用较多的还有烟气再循环法，它是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直 接
送入炉内，或与一次风或二次风混合后送入炉内，这样不但可降低燃饶温度，而且也降 低了氧气浓度，进而降低了 NO s的排放浓度。但是，在现有设备没再循环就得进行设备 改造，还是进行经济性和安全性比较后才能实施。
（5） 低Nox燃烧器：本厂采用的双尺度低NOx燃饶技术
四、低Nox燃烧器改造后运行中存在的问题
（1）火焰中心位置提髙，汽温，烟温偏高，减温水使用量增大，给水泵长期憋压运行
降低氮氧化物的运行调整措施
（2） 由于缺氧燃烧，不完全燃烧损失增大，飞灰、炉渣可燃物增大
（3） 低负荷运行过程中为保证燃烧氧量6%左右运行，SCR入口氮氧化物偏髙400mg/m 3致使喷氨量增大，喷氨单耗升高O.55g/kw.h
（4） 由于喷燃器改造后截面积增大，送风风压降低，一二次风刚性差，导致受热面积 灰严重，进一步使汽温偏髙。
五、降低氮氧化物的运行中的实际措施
煤粒在炉内的燃烧过程可以分成三个阶段：初始阶段，温度低，反应十分缓慢：挥发分 析出着火燃烧阶段，温度急剧升髙：焦炭燃尽阶段，氧气浓度减少，氧化反应减慢。三个阶 段的NOx的生成或分解反应有所不同：第一阶段，NOx的生成或分解都很少：第二阶段，温 度很高，浓度过大，NOx的生成和分解都进行的很快，但NOx的生成反应要快得多，因而NOx 浓度急剧增加，也有部分NOx转变成皿，当炉温达到最髙值时，NOx浓度也达到最大值：第 三阶段，进人焦炭燃尽阶段，氧浓度减少，这时虽然不断的生成焦炭MOx,但是，已经生成 的NOx中有部分被焦炭还原分解生成N,而逐渐减少。因此减少燃烧初期氧的供入可降低氮 氧化物。
而在正常运行中我们发现二次风门倒三角配风方式NOx排放量最低，而正三角配风方式 NOx排放量最髙。这种现象可以这样解释：采用倒三角配风方式，在主燃饶区域，锅炉氧量 相对较低，因此燃烧的火焰温度也要相对低一些,热力型NOx和燃料型NOx的生成量都减少: 在燃烧器上部SOFA燃尽区域送入过量的空气，有助于燃料燃尽，这种配风方式飞灰可燃物 是最低的，而且该区域不是主燃烧区域，火焰温度比较低，即使该区域氧量比较大，
NOx的 生成量也不会增大，因此，总的NOx排放量比较低，这也说明顶部SOFA挡板的投入确实能 减少NOx的生成量；由于燃烧区域下部送入风量比较少，对进入炉膛的煤粉顶托能力不够， 致使炉渣可燃物含量比较大。采用正三角配风方式，锅炉的主要风量都从炉膛燃烧区域下部 送入，使得主燃烧区域氧量比较大，燃烧的火焰温度也相对较高，从而使热力型NOx和燃料 型NOx的生成量增加，总的NOx排放量也就增大。但是该配风方式下的炉渣可燃物含量会大 大降低。因此可采取以下措施：
（1） 低氧燃烧，兼顾汽温，不完全燃烧损失
（2） 采用倒三角配风方式，使燃烧初期的氧量尽量降低，即关小下层二次风
（3） 关小煤粉层的周界风，可减少燃烧初期氧的供入，但必须保证燃尽风全开保证效 率
（4） 停运磨煤机后保证较低的氧量，风压可较停磨之前降低0.2Kpa左右，保证入口氮 氧化物与停磨前持平
（5） 参照总排口 NOx值勤调整喷氨量，与脱硫做好联系工作
（6） 监视好SCR运行参数，做好沱期工作，防止反应层堵或催化剂失效，若参数失灵 及时联系检修或第三方人员处理，并做好记录
（7） 低负荷（90MW）时在燃烧稳立的情况下送风风压可降至0. 8Kpa运行
（8） 汽温允许的情况下可稍加大上层转速可降低氮氧化物 参考文献：
1.青海宁北铝电有限责任公司锅炉低NOx燃烧器改适后热态试验报告
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