張清

摘要：為響應(yīng)國家“節(jié)能減排”的號召，深圳媽灣電力有限公司對#5機組320MW鍋爐的燃燒系統(tǒng)進行了改造，改造效果顯著。文章通過對NOx產(chǎn)生的機理、#5爐的鍋爐燃燒器結(jié)構(gòu)、鍋爐燃燒工況變化對NOx生成的影響等方面的研究，有針對性地提出了控制NOx排放濃度的措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐排放；NOx；排放濃度；噴燃器擺角；爐膛氧量

中圖分類號：TK227 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0041-03

根據(jù)廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物排放限值》（DB44/612-2009）中關(guān)于NOx排放濃度排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，公司于2011年對#5鍋爐進行低NOx燃燒技術(shù)改造。要求改造后鍋爐出力維持不變的前提下，使NOx排放濃度低于300mg/Nm3。

#5爐采取的相關(guān)措施主要為采用低NOx燃燒系統(tǒng)控制燃料型及熱力型NOx的生成。

1 低NOx燃燒器結(jié)構(gòu)

1.1 縱向三區(qū)分布

降低NOx排放量的主要手段是把高位SOFA燃盡風(fēng)布置在主燃燒器區(qū)的上部，使其風(fēng)量占總風(fēng)量的約20%～26%，燃盡風(fēng)的噴口的擺動方向可為左右上下。在主燃燒器區(qū)域內(nèi)對一二次風(fēng)噴口進行重新組合及濃淡分布措施。降低NOx及維持高效運行的關(guān)鍵是通過對縱向過量空氣系數(shù)分布控制，從下到上分別為氧化燃燒區(qū)、集中還原區(qū)、燃盡區(qū)。

1.2 橫向雙區(qū)分布

在調(diào)整爐內(nèi)的一次、二次風(fēng)切圓后，可將貼壁風(fēng)噴口布置在適當(dāng)?shù)奈恢茫@樣，在爐膛截面，可得到的中心區(qū)數(shù)量為三，且特性差異明顯。想要將氧氣留置在避免，貼壁風(fēng)便可實現(xiàn)?？杀苊飧邷馗g與結(jié)渣，注射流方向也不會變動。#5鍋爐燃燒器多應(yīng)用一次風(fēng)反切小切圓，小切圓由二次風(fēng)一、三角布置，二次風(fēng)二四角正切大切圓布置；一三角對沖在燃盡風(fēng)運用，大切圓由二四角布置。一次風(fēng)反切使一次風(fēng)氣流逆向沖進上游來的高溫空氣，使煤粉在此區(qū)域內(nèi)遲滯濃縮，提早析出揮發(fā)分著火燃燒，對穩(wěn)燃及燃盡相當(dāng)有利。

1.3 一次風(fēng)采用空間濃淡分布技術(shù)

在組合布置一次風(fēng)空間濃淡時，燃燒器多為濃淡型，濃淡的分離多用擋塊以及彎頭實現(xiàn)。根據(jù)高度方向不同，組別有上三層以及下三層，各組有不同的功能。上濃下淡是第二次、最下層的方式，下濃上淡在第三層使用。這樣，空間分布組合的濃淡高穩(wěn)燃特點在最下層實現(xiàn)，在該區(qū)域，燃燒的基本需要可通過過量空氣系統(tǒng)實現(xiàn)，同時鍋爐爐膛的溫度水平也被確定。上濃下淡適用于第四層，而下濃上淡則適用于剩下的兩側(cè)。所以，新式濃淡分布便在第三層實現(xiàn)，在以上兩層的新的濃淡模式，確保下部集中了煤粉，有利于著火以及盡燃。在作業(yè)時，可對空氣過量系數(shù)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將溫度逐步的提升。

1.4 高位燃盡風(fēng)布置

在現(xiàn)實中，因通常在高位安設(shè)燃盡風(fēng)，最少存在超過5m的層間距離。在設(shè)計燃風(fēng)時，以三層為妙，但現(xiàn)實中通常是四層，在組合搭配各層次后，實現(xiàn)燃盡位置的最優(yōu)組合。可設(shè)置為左右上下?lián)u擺的燃盡風(fēng)，運行時通過噴口擺動來調(diào)整區(qū)域內(nèi)的過量空氣系數(shù)，確保實現(xiàn)最好的燃盡效果。

1.5 確保有足夠的還原及燃盡高度

一次風(fēng)整組下移，增加了還原區(qū)及燃盡高度。在實際應(yīng)用中燃盡高度得以保持，要盡量避免燃燒器拉開而燃盡高度不夠而引起飛灰升高效率下降。

2 #5爐NOx排放濃度的狀況及運行調(diào)整

#5鍋爐NOx排放濃度雖然不高，但是遇到煤種比較差或者不當(dāng)調(diào)整時，NOx排放濃度也有可能超過300mg/Nm3，這就需要我們及時準(zhǔn)確地作出調(diào)整。

下面就鍋爐負荷、噴燃器擺角、輔助風(fēng)門開度以及煤種與NOx排放濃度之間的變化趨勢等七個方面來探討。

2.1 機組負荷與NOx排放濃度的變化趨勢

由表1可以看出，在不斷升高鍋爐負荷后，NOx的濃度會下降。因為，提高鍋爐的負荷，將出現(xiàn)氧量逐漸降低，導(dǎo)致了無法生成熱力型以及燃料型NOx；另外，在鍋爐內(nèi)部燃量溫度提升基礎(chǔ)上，那么熱力型、燃料型的NOx將會產(chǎn)生。由于氧量減少引起的NOx的減少量大于溫度提高引起的NOx增加量，所以總體趨勢NOx排放濃度還是呈下降趨勢。因此，在實際工作中要盡量保證鍋爐的負荷率，這樣才能使NOx排放量處于一個較低水平。

2.2 噴燃器擺角與NOx排放濃度的變化趨勢

由上表可以看出，NOx的排放濃度是隨著燃燒器擺角向上擺動而不斷上升，主要是因為燃盡風(fēng)剛性減弱，使它與燃燒產(chǎn)物的混合效果變差，使得NOx排放量上升了。由于燃燒器向下擺動對NOx排放量影響不大，所以盡可能保證擺角在較低位置運行。

2.3 爐膛氧量與NOx排放濃度的變化趨勢

爐膛內(nèi)的含氧量對燃料型NOx和熱力型NOx都有影響。燃料型NOx隨爐膛氧量呈單調(diào)上升趨勢，而熱力型NOx隨過量空氣系數(shù)呈拋物線變化趨勢。氧量的降低最直接的效果是燃燒區(qū)的富燃料燃燒，也就是缺氧燃燒，造成燃料型NOx的生成降低。實際表明爐膛氧量越低NOx排放就越少。因此，為了降低總NOx的排放量，采取降低過量空氣系數(shù)的方法來組織燃燒。

2.4 輔助風(fēng)門與NOx排放濃度的關(guān)系

目前，公司運行部對#5爐輔助風(fēng)風(fēng)門及燃盡風(fēng)風(fēng)門配風(fēng)方式有要求，如表4所示。

OFK和OFL風(fēng)門是可以調(diào)整的，當(dāng)NOx排放濃度高時，可以開大OFK和OFL風(fēng)門來降低NOx。改變?nèi)紵魃喜咳紶a風(fēng)開度，對NOx排放量影響很大。打開燃燒器上部OFH燃盡風(fēng)和OFI燃盡風(fēng)實際上起到了分級燃燒的作用，使得底部風(fēng)量減少，頂部風(fēng)量增多，中心燃燒區(qū)域缺氧燃燒，造成還原性氛圍，NOx的排放顯著降低。改變二次風(fēng)的配比，特別是底部AA輔助風(fēng)開度減少，對NOx排放也有顯著降低作用。運行中保證頂部燃盡風(fēng)的開度和底部AA輔助風(fēng)的開度，能有效降低NOx的排放。

2.5 煤種與NOx排放濃度的關(guān)系

#5鍋爐常用煤種有平混煤、伊泰煤、神華煤，進口澳煤、俄羅斯煤、印尼煤等，含氮量揮發(fā)分變化很大，因此，NOx排放量的變化在很大程度上是由煤質(zhì)變化引起的。實際應(yīng)用中表明印尼煤和俄羅斯煤能得到較好的NOx排放效果。對于#5爐的入爐煤種要嚴格控制，才能使NOx排放較低。揮發(fā)分比較低的煤種有：大友煤、平3煤，特別是平3煤會使NOx排放濃度升高，如果一定要燒此煤種，建議配在下層制粉系統(tǒng)。

2.6 制粉系統(tǒng)的運行方式對NOx排放的影響

#5爐采用六套制粉系統(tǒng)，正常時5臺運行，一臺備用的方式，底部5臺制粉系統(tǒng)運行能降低火焰中心高度，延長煤粉氣流在爐內(nèi)的燃燒時間，可以抑制NOx的生成，對NOx排放有積極作用，由于下層磨煤機組合運行時所引起的高溫區(qū)域延爐膛高度方向比上層磨煤機組合運行時較短，所以其熱力型NOx的生成量要比上層磨煤機組合運行方式的少。因此，第一，盡量保證連續(xù)磨運行，不要隔層運行，保證火焰的集中度；第二，盡量保證下層磨運行，使煤粉有一個足夠的燃燒高度，而且下層煤粉量相對于上層分配上要合理運用。

2.7 磨煤機進口風(fēng)量的影響

實際運行經(jīng)驗表明，增加運行磨煤機一次風(fēng)量，二次風(fēng)速相應(yīng)比較低，剛性也比較弱，二次風(fēng)很快就與一次風(fēng)混合，在煤燃燒初始階段，大部分的揮發(fā)分氮隨煤中其他揮發(fā)物一起釋放出來，形成中間產(chǎn)物，而中間產(chǎn)物會進一步氧化成NOx，使NOx排放量增大，排放濃度也會增加。為此，在作業(yè)時，磨煤機的進口風(fēng)量要參考磨煤機符合做設(shè)計，對風(fēng)煤比做調(diào)整后，考慮燃料性質(zhì)，在保證燃燒安全經(jīng)濟的同時降低NOx的排放水平。

3 結(jié)語

#5鍋爐NOx排放濃度主要從機組負荷、噴燃器擺角、爐膛氧量、輔助風(fēng)門、煤種、制粉系統(tǒng)的運行方式以及制粉系統(tǒng)的運行方式幾個方面來進行調(diào)整，使排放濃度負荷國家標(biāo)準(zhǔn)。實踐證明，只要按照上述方法進行調(diào)整，#5爐的NOx排放濃度完全可以控制在300mg/Nm3

以下。

參考文獻

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