关键字：NOx；锅炉燃烧
1 前言
面对日益严峻的环境问题，电力企业立足行业自身，对环保排放提出了更高的要求。燃煤电厂生产过程会形成大量的氮氧化物，烟气中的氮氧化物排入大气后，在大气的催化反应中可形成硝酸，在雨雪天气的作用下，形成酸雨，造成环境污染，对人体健康有直接危害。因此，燃煤电厂锅炉氮氧化物调整的影响因素是电厂面临的一个重要课题。
2 煤燃烧过程中NOx形成机理及影响因素
2.1 NOx的危害:
首先，NOX会与空气中的水分、NH3发生反应生成硝酸盐，同时，硝酸盐可以在大气中漂流到几千里地以外的地方，受地球引力的作用沉积到地面。它的直接后果是会造成土壤板结，阻止了土壤的透气性和渗水性，会造成农作物的大量减产。其次，当NOX与碳氢化合物共存于大气中时，在紫外线的照射下发生光化学反应，产生所谓的光化学烟雾。光化学烟雾能使植物组织机能衰退，生长受阻，落叶落果，造成作物产量下降。同时，也会破坏大气环境，严重危害人类健康，恶化人类赖以生存的环境。
2.2 NOx的生成机理：
热力型NOx:空气中氮气在高温下氧化而生成的NOx，在温度足够高时，可占20%。由于总反应：
N2+O2→2NO
是吸热反应，升温有利于生成NO；相反，降温会使热力型NOx的形成受到明显抑制。
燃料型NOx:燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而成的NOx，可占60%~80%以上。
快速型NOx:燃烧时空气中的氮和燃料在的碳氢离子团反应生成的NOx，约占5%。
2.3 电厂NOx生成影响因素：
影响NOx的生成主要有以下几个方面的因素：
（1）总风量
总风量越大，炉膛火焰中心燃烧越充分，火焰中心温度越高，热力型NOx生成量越大。
（2）SOFA风口与主燃烧区距离的变化
二次风与炉膛差压过高，使锅炉火焰中心上移，火焰中心温度升高，热力型NOx生成量大。二次风与炉膛差压过低，火焰中心下移，燃料过早充分燃烧，燃料型NOx生成量大。通过SOFA风门开度的调整，可有效降低NOx排放，但以锅炉效率的降低（0.4%）为代价，SOFA风在较大的开度范围内（45%-100%），修正后SCR进口NOx降低，最终下降约58mg/Nm3。
（3）煤质变化
煤中含氮量越高，燃料型NOx生成量越多。反之减少。
（4）制粉系统运行方式
启磨时当给煤机下煤约1分30秒后，NOx会快速上升，达到峰值，当煤量达到35t/h时，NOx开始下降，直至稳定；停磨时，给煤机断煤约1分30秒后，NOx开始下降。煤在燃烧过程中，供氧量越多，NOx的生成量就越多，供氧量越少，形成高温还原区，NOx生成量减少。启、停磨时，磨的入口风量保持在60t/h以上，当给煤量较少时，进入炉膛燃烧的煤粉浓度相对较低，形成富氧燃烧，使得NOx生成量快速上升。当给煤量达到35t/h左右时，燃烧器煤粉浓度较高，原先的富氧燃烧就变成了缺氧燃烧，NOx的生成量就会减少。因此启磨后或停磨时，应减少给煤机少于35t/h的运行时间，特别是高负荷时。
运行下层磨时，火焰中心与燃尽风有一定的距离，可控制二次风开度，使火焰分层，形成缺氧区与富氧区，从而控制燃料型NOx的生成。运行上层磨时，火焰中心与燃尽风距离有限，火焰中心较为集中，难以区分缺氧区与富氧区，燃料型与热力型NOx生成量均较大。
（5）一、二次风配比
总风量一定时，一次风过大，二次过小，将会推迟燃烧，减少燃料型NOx的生成；一次风过小，二次风过大，燃料将会提前燃烧，增加燃料型NOx的生成。
3 原因分析
经抽样调查并进行数据分析，NOx生成量较大主要有以下几点原因：
（1）总风量调整不及时。在负荷变化时，运行人员调整不及时，总风量失调过大, 导致热力型NOx生成量过大。
（2）SOFA风口与主燃烧区距离调整不当。燃尽风刚性不足，导致燃料型NOx生成量过多。
（3）煤质差。由于配煤掺烧影响，煤中含氮量过高，导致燃料型NOx生成量过多。
（4）制粉系统运行方式不合理。制粉系统运行偏上，炉膛热量过于集中，燃料型与热力型NOx生成量均较大。
（5）一、二次风配比不当。一、二次风配比不合适，一次风压过低，导致燃料型NOx过早生成。
通过分析，确认出四点要因，根据燃煤电厂的生产现状，制定相应的技术措施，进一步降低脱硝反应器入口NOx含量。
4 控制NOx排放的技术措施
针对要因进行分析，制定措施如下：
（1）总风量调整不及时，应优化总风量自动调整特性曲线，加减负荷过程中自动调整缓慢时增加设定值偏置，及时将参数回调。
（2）SOFA风口与主燃烧区距离调整不当时，应及时调整SOFA风偏置，合理配置二次风与炉膛差压以及二次风开度，降低NOx生成。
（3）制粉系统运行方式不合理，应实验出不同负荷下制粉系统运行方式。
（4）一、二次风配比不当，应优化一次风压自动调整曲线，保持合理的一、二次风配比。
通过对NOx的调整优化，运行人员调整意识得到了提高，在降低NOx含量方面取得了一定的成效，脱硝反应器入口NOx含量明显降低，氨气用量随之减少，空预器差压未见明显上升。实施NOx最优调整方案后的脱硝入口NOx含量变化曲线如下：
.png)
负荷600MW时脱硝入口NOx含量（mg/Nm3）变化曲线
5 结论
实施NOx最优调整方案具有以下重要意义：
1、实施方案后脱硝入口NOx含量明显降低，氨气用量明显下降，降低了空预器差压，减少空预器堵塞的可能，有效提高了机组运行的经济性，保证机组安全稳定运行。
2、NOx排放的减少，减轻了对环境的污染，履行了央企的社会责任。
3、NOx排放的减少，增加了环保设备的在线时间，为企业节约了成本。
燃煤过程对大气造成的污染日益引起人们的关注，控制NOx的排放是燃煤电厂亟需解决的课题。但是，到目前为止，还没有一种兼具适用性强、效率高和成本低的NOx排放控制技术。综合考虑环保与资金的问题，较为实际的方法是实施NOx最优调整方案，在燃烧过程中控制NOx的生成，可减少烟气的NOx处理量。若能和烟气净化过程有机结合，便可大幅度降低NOx的排放量。
参考文献
1、杨冬，徐鸿.SCR烟气脱硝技术及其在燃煤电厂的应用【J】.电力环境保护，2007.23{1}：49-51.
2、苏亚欣，毛玉如，等.燃煤氮氧化物排放控制技术【M】.北京：化学工业出版社，2005.
3、吴碧君，燃烧过程中氮氧化物的生成机理【J】.电力环境保护，2003,19（4）:9-12.
4、赵果然，石艳君.低NOx燃烧技术综述【J】.锅炉制造，2003，（3）:15-17.
论文作者:党嵬
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期
论文发表时间:2020/1/16
标签：燃料论文; 风量论文; 电厂论文; 炉膛论文; 火焰论文; 燃煤论文; 制粉论文; 《当代电力文化》2019年 18期论文;