摘要：氮氧化物（NOx）是鍋爐燃燒排放氣體中有毒物質(zhì)之一，是造成大氣污染的主要污染源之一，也是直接導(dǎo)致我國(guó)各地陰霾天、臭氧破壞、空氣污染的重大因素。氮氧化物（NOx）控制問題已經(jīng)成為我國(guó)大氣污染控制中一個(gè)非常嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問題，減少大氣中的氮氧化物對(duì)于保護(hù)生態(tài)、保持人們身體健康起到極其重要作用。本項(xiàng)課題的研究成果通過燃燒調(diào)整來降低脫硝反應(yīng)器入口氮氧化物（NOx），改善鍋爐燃燒工況的同時(shí)，降低了噴氨量，提高了SCR反應(yīng)器的使用壽命，對(duì)空預(yù)器防腐蝕有一定作用，具有一定的環(huán)保和節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：氮氧化物;燃燒;調(diào)整;節(jié)能;減排

1 引言

氮氧化物（NOx）是鍋爐燃燒排放氣體中有毒物質(zhì)之一，是造成大氣污染的主要污染源之一。在燃料的燃燒過程中，氮氧化物的生成是燃燒反應(yīng)的一部份：燃燒生成的氮氧化物主要是NO和NO2，統(tǒng)稱為NOx。燃燒過程氮氧化物（NOx）形成機(jī)理主要分為：熱力型NOx、燃料型NOx、快速型NOx。其中燃料型NOx占80%-85%。

現(xiàn)針對(duì)某廠660MW超臨界直流鍋爐實(shí)例對(duì)低氮氧化物的燃燒調(diào)整以及應(yīng)用問題進(jìn)行闡述：其脫硝系統(tǒng)主要采取選擇性催化還原（SCR）技術(shù)控制SCR反應(yīng)器出口氮氧化物（NOx）來達(dá)到去除煙氣中NOx的目的。其化學(xué)反應(yīng)式如下：

4NO+4NH+O → 4N+6HO

6NO+8NH? → 7N+12HO

NO+4NH??? → 6HO+5N₂

通過燃燒調(diào)整，最終降低SCR反應(yīng)器入口NOx值，以減少脫硝反應(yīng)器的實(shí)際噴氨量。在實(shí)際應(yīng)用前后，NOx值由最初的均值180-200mg/Nm，到現(xiàn)在均值110-130mg/Nm，效果明顯。

2某廠低氮氧化物燃燒調(diào)整控制

鍋爐燃燒方式采用擺動(dòng)式四角切圓燃燒技術(shù)，燃燒方式采用低 NOx 同軸燃燒系統(tǒng)（LNCFS）。通過分析煤粉燃燒時(shí)NOx的生成機(jī)理，低NOx 煤粉燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是減少揮發(fā)份氮轉(zhuǎn)化成NOx，其主要方法是建立早期著火和使用控制氧量的燃料/空氣分段燃燒技術(shù)。LNCFS 的主要組件為：緊湊燃盡風(fēng)（CCOFA）;可水平擺動(dòng)的分離燃盡風(fēng)（SOFA）;預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴（CFS）;強(qiáng)化著火（EI）煤粉噴嘴。LNCFS通過在爐膛的不同高度布置CCOFA 和SOFA，將爐膛分成三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分：初始燃燒區(qū)、還原區(qū)和燃盡區(qū)。在每個(gè)區(qū)域的過量空氣系數(shù)由三個(gè)因素控制：總的OFA 風(fēng)量，CCOFA 和SOFA 風(fēng)量的分配以及總的過量空氣系數(shù)。這種改進(jìn)的空氣分級(jí)方法通過優(yōu)化每個(gè)區(qū)域的過量空氣系數(shù)，在有效降低NOx 排放的同時(shí)能最大限度地提高燃燒效率。

鍋爐主風(fēng)箱設(shè)有6 層強(qiáng)化著火（EI）煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置有燃料風(fēng)（周界風(fēng)）。在每相鄰2 層煤粉噴嘴之間布置有1 層輔助風(fēng)噴嘴，其中包括上下2 只偏置的CFS 噴嘴，1 只直吹風(fēng)噴嘴。在主風(fēng)箱上部設(shè)有2 層CCOFA（緊湊燃盡風(fēng)）噴嘴，在主風(fēng)箱下部設(shè)有1 層UFA（火下風(fēng)）噴嘴。在主風(fēng)箱上部布置有SOFA（分離燃盡風(fēng)）燃燒器，包括5層可水平擺動(dòng)的分離燃盡風(fēng)（SOFA）噴嘴。

鍋爐原始設(shè)計(jì)二次風(fēng)門擋板的控制原則為：A 層、B 層、C 層、D 層、E 層、F 層燃料風(fēng)擋板的開度按運(yùn)行或停運(yùn)函數(shù)關(guān)系分別控制，運(yùn)行時(shí)開度是本層給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，以調(diào)節(jié)一次風(fēng)氣流著火點(diǎn)。停運(yùn)時(shí)開度是鍋爐總空氣流量的函數(shù)，另外AA 層二次風(fēng)擋板也是給煤機(jī)A轉(zhuǎn)速的函數(shù)。SOFA、CCOFA 二次風(fēng)擋板是鍋爐總空氣流量的函數(shù)，主要用于控制鍋爐NOx的排放;AI 層、BI 層、BC 層、CI 層、DI 層、DE 層、EI 層、FI 層二次風(fēng)擋板是用來控制燃燒器大風(fēng)箱與爐膛出口壓差，該壓差是總空氣測(cè)量流量的函數(shù)。

1）SOFA風(fēng)擋板調(diào)整。

實(shí)踐證明，最高層磨煤機(jī)運(yùn)行期間，控制燃盡風(fēng)SOFA5層風(fēng)門開度在70%-80%之間，SOFA3、SOFA4設(shè)置+20偏置，SOFA1、SOFA2保持不變。SOFA5風(fēng)門根據(jù)負(fù)荷高低適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，另外在開大上層風(fēng)期間注意對(duì)過熱器壁溫的影響，二次風(fēng)差壓保持0.7-0.8Kpa左右。另外，變負(fù)荷階段風(fēng)煤比容易失調(diào)，氧量大幅度波動(dòng)，當(dāng)氧量值攀升時(shí)預(yù)示著NOx值即將超標(biāo)，通過開大SOFA3、SOFA4、SOFA5的開度，不僅降低了爐膛出口煙溫偏差，同時(shí)控制了NOx的產(chǎn)生。

2）CCOFA風(fēng)擋板的調(diào)整。

適當(dāng)減少CCOFA風(fēng)量，增加SOFA 風(fēng)量的分配，控制每個(gè)區(qū)域的過量空氣系數(shù)可明顯減少NOx的生成。目前CCOFA1及CCOFA2解除自動(dòng)，基本保持20開度，一方面保證了低負(fù)荷時(shí)爐膛差壓在0.38kPa以上，另外也明顯降低了煙氣中NOx的產(chǎn)生。

3）輔助風(fēng)擋板的調(diào)整。

減負(fù)荷風(fēng)煤比失調(diào)階段，在開大上層風(fēng)的同時(shí)差壓降低，關(guān)小輔助風(fēng)門AA、A2、AB、B2、BC、C2、CD、D2的開度至-20偏置又緩解了差壓的下降。同樣，由于當(dāng)前協(xié)調(diào)加減煤量幅度過大，AGC指令在增加20MW負(fù)荷以上時(shí)，煤量超調(diào)很大，在調(diào)節(jié)再熱汽溫上習(xí)慣于事故減溫水和開大下層二次風(fēng)門開度來控制，以增加煤粉在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，保證燃燒充分。在開大下層二次風(fēng)門的同時(shí)，NOx會(huì)隨之升高，因此需通過開大SOFA風(fēng)來重新分配二次風(fēng)比例，在NOx下降時(shí)及時(shí)回調(diào)，防止?fàn)t膛差壓過低。

4）托底風(fēng)（火下風(fēng)）擋板的調(diào)整。

為提高排煙溫度防止脫硝退出，低負(fù)荷階段目前停運(yùn)1號(hào)磨煤機(jī)保留2、3、4、5號(hào)磨煤機(jī)運(yùn)行。在原有調(diào)整經(jīng)驗(yàn)下，在1號(hào)磨煤機(jī)停運(yùn)期間，AA層托底風(fēng)關(guān)閉，運(yùn)行人員需人為開啟AB層油輔助風(fēng)至50%以上，以保證托底效應(yīng)，防止大渣的產(chǎn)生。但是在實(shí)際運(yùn)行中，適當(dāng)關(guān)閉AB層輔助風(fēng)至原曲線值，A層輔助風(fēng)保持關(guān)閉，NOx可由160mg/Nm3降低到100-120mg/Nm3，效果非常明顯。觀察表明，鋼帶機(jī)的渣量并未明顯增大。分析可以得出：低負(fù)荷四臺(tái)制粉系統(tǒng)運(yùn)行，燃燒區(qū)域火焰熱負(fù)荷較高，底層煤粉易燃;2號(hào)磨煤機(jī)燃燒器距底部距離增加，煤粉掉落時(shí)間增加，促進(jìn)煤粉的燃燒。

3結(jié)論

1）NOx可以通過配風(fēng)方式的優(yōu)化有較大幅度的降低就，平均值130mg/Nm3以下。

2）現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：1號(hào)磨煤機(jī)停運(yùn)期間，無需人為增加托底風(fēng)量。

3）在惡劣工況下，NOx的產(chǎn)生不可避免，需要加強(qiáng)對(duì)脫硝系統(tǒng)的監(jiān)視，防止凈煙氣超標(biāo)。

4）二次風(fēng)差壓對(duì)NOx的產(chǎn)生影響明顯，盡量維持二次風(fēng)差壓在0.38Kpa以上。

4實(shí)際應(yīng)用效果

本項(xiàng)課題的研究成果降低了反應(yīng)器入口NOx值，改善了鍋爐燃燒工況的同時(shí)，降低了噴氨量，且提高了SCR反應(yīng)器的使用壽命，具有一定的環(huán)保和節(jié)能效果。另外通過整合各個(gè)負(fù)荷階段、變負(fù)荷工況和各種惡劣工況使NOx值能夠在全負(fù)荷段內(nèi)實(shí)現(xiàn)低發(fā)生量，彌補(bǔ)了原有的燃燒調(diào)整方式在NOx方面的不足，在行業(yè)內(nèi)相同機(jī)組間具有重要推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：要川，國(guó)家能源集團(tuán)河北滄東公司運(yùn)行值長(zhǎng)，性別：男，1984年8月，高級(jí)工程師。