電廠燃煤鍋爐降低NO_x排放運(yùn)行的調(diào)整策略

韓博

神華河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司 河北保定 073000

1 電廠燃煤鍋爐NOx生成原理

電廠燃燒鍋爐的NOx生成途徑主要包括三個(gè)：第一，熱力型NOx，主要是因在1300℃高溫環(huán)境下，空氣中的H2與O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成的，當(dāng)溫度低于1300℃時(shí)，NOx生成量很少，約占NOx總生成量的25-30%。第二，快速型NOx，燃料富集區(qū)的燃煤在燃燒時(shí)，碳?xì)浠衔飼?huì)分解為CH自由基，這些自由基會(huì)與空氣中的氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再生成氰化物，氰化物又會(huì)進(jìn)一步被氧化為NOx，這類NOx生成一般較少，在NOx總生成量中不足5%。第三，燃料型NOx，是由燃料氮經(jīng)過(guò)氧化后生成的，燃料氮主要是燃料燃燒時(shí)揮發(fā)分析出的氮與焦炭上殘留的氮，燃料型NOx與燃料特性有與鍋爐運(yùn)行狀況有密切關(guān)系，在鍋爐NOx總生成量中占70-80%。

2 電廠燃煤鍋爐降低NO_x排放運(yùn)行的調(diào)整策略

2.1 合理調(diào)整SCR連續(xù)噴氨溫度運(yùn)行

將SCR噴氨溫度維持在最低連續(xù)運(yùn)行溫度（MOT）之上運(yùn)行，確保其最低噴氨溫度不會(huì)低于最低可噴氨溫度（MIT）時(shí)，是SCR連續(xù)噴氨溫度運(yùn)行的合理調(diào)整方案，要避免將SCR噴氨溫度降低到硫酸氫氨析出溫度（ABS）下運(yùn)行。在MIT模式下運(yùn)行時(shí)，要通過(guò)定期提高負(fù)荷保證催化劑活性的恢復(fù)，避免催化劑活性降低。低于ABS溫度運(yùn)行時(shí)，催化劑活性會(huì)無(wú)法恢復(fù)，空預(yù)器會(huì)快速出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞問(wèn)題。ABS作為硫酸氫氨的一種特性，和催化劑特性無(wú)關(guān)，任何性質(zhì)的催化劑都具有相同的失活溫度。燃煤鍋爐在MIT基礎(chǔ)上合理調(diào)整SCR噴氨溫度控制曲線，根據(jù)煙氣中的SO2NOx濃度變化，SCR噴氨運(yùn)行溫度在293-312℃范圍內(nèi)變化，同時(shí)，為保證催化劑活性及空預(yù)器的安全運(yùn)行，還需要合理控制脫硝噴氨量，一般負(fù)荷在385MW以上時(shí)，單側(cè)最大噴氨量要控制在110kg/h以內(nèi)，此時(shí)脫硝效率在80-85%左右?？刂迫济毫蚍郑軌蚪档土蛩釟浒鄙闪?，進(jìn)而提高噴氨溫度。合理調(diào)整噴氨運(yùn)行溫度后，SCR負(fù)荷量能夠從450MW降低到380MW，脫硝投入率得到提升。實(shí)踐運(yùn)行顯示這種調(diào)整策略未對(duì)SCR運(yùn)行、空預(yù)器通暢、催化劑活性造成影響，該策略具有可行性。

2.2 調(diào)整燃燒模式進(jìn)而調(diào)整NOx排放

（1）減少氧量。鍋爐原摻燃煤主要為低熔點(diǎn)煤，會(huì)出現(xiàn)結(jié)渣問(wèn)題，再熱器內(nèi)的減溫水量也較大，因此，主燃燒器區(qū)內(nèi)的氧量原始設(shè)置量也較高。由于目前所用的多數(shù)燃煤種類灰熔點(diǎn)要超過(guò)設(shè)計(jì)和校核煤種，鍋爐受熱面干凈程度較好，爐底內(nèi)也不會(huì)有大渣排出，有較高的排煙溫度，因此，爐膛內(nèi)的氧量仍然有合理的降低空間。降低省煤器出口氧量，能夠降低NOx排放濃度，在600MW負(fù)荷下，NOx排放濃度不會(huì)有明顯的改善效果，但在負(fù)荷不斷降低的情況下，氧量也會(huì)不斷降低，NOx排放濃度也隨之逐步增加，低負(fù)荷下的省煤器出口氧量會(huì)以NOx排放濃度造成明顯影響。合理調(diào)整氧量后，各個(gè)負(fù)荷段下的鍋爐煙氣中的CO排放濃度能夠控制在30mg/m3以內(nèi)。此外，還可以通過(guò)降低燃料周邊的氧濃度來(lái)減少氧量，在降低氧量的情況下，若停留時(shí)間充分，燃料中的N就不會(huì)輕易生成NOx，已生成的NOx也能夠通過(guò)均相反應(yīng)或多相反應(yīng)被還原分解，可通過(guò)降低一次風(fēng)壓與風(fēng)速、燃盡風(fēng)門全開等方法增加煙氣在爐膛中的停留時(shí)間，以達(dá)到此效果。該模式又被稱為分級(jí)燃燒，主要是對(duì)爐膛內(nèi)空氣與燃料混合情況進(jìn)行調(diào)整，使整個(gè)燃燒區(qū)域空氣燃燒過(guò)程分為富燃料燃燒與富氧燃燒兩大階段，富燃料燃燒階段，可以降低燃燒區(qū)域氧量，從而抑制燃料型NOx生成量，而不完全燃料所生成的HCH、NH3等中間產(chǎn)物也會(huì)將已生成的氮氧化物還原為氮?dú)?，進(jìn)而減少燃料型NOx生成量。富氧燃燒過(guò)程中，該區(qū)域具有較高氧量，但因燃料已接近于燃盡的狀態(tài)，因此區(qū)域內(nèi)溫度較低，NOx生成量有限，經(jīng)過(guò)空氣分級(jí)燃料技術(shù)就能夠降低NOx總體含量。在旋流煤粉燃燒初期就采取分級(jí)燃燒的模式，通過(guò)濃縮環(huán)及穩(wěn)焰齒等技術(shù)，并將助燃空氣分別運(yùn)用一、二、三次風(fēng)由燃燒器口分級(jí)噴入，能夠降低NOx排放濃度。

（2）合理選擇燃燒煤種。電廠燃煤鍋爐一般采用多種煤種混合燃燒的方式運(yùn)行，根據(jù)實(shí)踐運(yùn)行結(jié)果可知，NOx排放濃度與煤種中的NO元素質(zhì)量百分比直接呈正相關(guān)性，煤種中的灰分越高，也就具有更高的軟化溫度，當(dāng)軟化溫度越高的時(shí)候，一般NOx的排放濃度也越高，當(dāng)收到基碳/干燥無(wú)灰基揮發(fā)分降低時(shí)，NOx排放濃度會(huì)出現(xiàn)逐步升高的趨勢(shì)，低水分煤種的NOx排放濃度會(huì)出現(xiàn)升高的趨勢(shì)。因此，煤種成分含量對(duì)于NOx排放濃度有較復(fù)雜的影響，在燃燒中，需要合理調(diào)整燃燒煤種混煤模式。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著環(huán)保控制要求的不斷提高，電廠燃煤NOx排放控制要求也在不斷提高，為降低NOx生成量，同時(shí)避免鍋爐出現(xiàn)高溫腐蝕或結(jié)渣等情況，目前，燃燒分級(jí)方式是使用較多的方式，通過(guò)控制鍋爐主燃燒區(qū)的氧量，合理提高4-5層SOFA風(fēng)門開度，不斷優(yōu)化煤種混煤燃燒方案，監(jiān)測(cè)鍋爐飛灰的含碳量變化，在控制NOx生成量的同時(shí)，降低鍋爐高溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，兼顧燃料經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際生產(chǎn)中，仍然需要不斷調(diào)整燃燒方案，從而提高鍋爐運(yùn)行環(huán)保性、安全性與經(jīng)濟(jì)性。