#5锅炉NOx排放浓度调整分析

张清

摘要：为响应国家“节能减排”的号召，深圳妈湾电力有限公司对#5机组320MW锅炉的燃烧系统进行了改造，改造效果显著。文章通过对NOx产生的机理、#5炉的锅炉燃烧器结构、锅炉燃烧工况变化对NOx生成的影响等方面的研究，有针对性地提出了控制NOx排放浓度的措施。

关键词：锅炉排放；NOx；排放浓度；喷燃器摆角；炉膛氧量

中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0041-03

根据广东省地方标准《大气污染物排放限值》（DB44/612-2009）中关于NOx排放浓度排放标准的规定，公司于2011年对#5锅炉进行低NOx燃烧技术改造。要求改造后锅炉出力维持不变的前提下，使NOx排放浓度低于300mg/Nm3。

#5炉采取的相关措施主要为采用低NOx燃烧系统控制燃料型及热力型NOx的生成。

1 低NOx燃烧器结构

1.1 纵向三区分布

降低NOx排放量的主要手段是把高位SOFA燃尽风布置在主燃烧器区的上部，使其风量占总风量的约20%～26%，燃尽风的喷口的摆动方向可为左右上下。在主燃烧器区域内对一二次风喷口进行重新组合及浓淡分布措施。降低NOx及维持高效运行的关键是通过对纵向过量空气系数分布控制，从下到上分别为氧化燃烧区、集中还原区、燃尽区。

1.2 横向双区分布

在调整炉内的一次、二次风切圆后，可将贴壁风喷口布置在适当的位置，这样，在炉膛截面，可得到的中心区数量为三，且特性差异明显。想要将氧气留置在避免，贴壁风便可实现。可避免高温腐蚀与结渣，注射流方向也不会变动。#5锅炉燃烧器多应用一次风反切小切圆，小切圆由二次风一、三角布置，二次风二四角正切大切圆布置；一三角对冲在燃尽风运用，大切圆由二四角布置。一次风反切使一次风气流逆向冲进上游来的高温空气，使煤粉在此区域内迟滞浓缩，提早析出挥发分着火燃烧，对稳燃及燃尽相当有利。

1.3 一次风采用空间浓淡分布技术

在组合布置一次风空间浓淡时，燃烧器多为浓淡型，浓淡的分离多用挡块以及弯头实现。根据高度方向不同，组别有上三层以及下三层，各组有不同的功能。上浓下淡是第二次、最下层的方式，下浓上淡在第三层使用。这样，空间分布组合的浓淡高稳燃特点在最下层实现，在该区域，燃烧的基本需要可通过过量空气系统实现，同时锅炉炉膛的温度水平也被确定。上浓下淡适用于第四层，而下浓上淡则适用于剩下的两侧。所以，新式浓淡分布便在第三层实现，在以上两层的新的浓淡模式，确保下部集中了煤粉，有利于着火以及尽燃。在作业时，可对空气过量系数做适当的调整，将温度逐步的提升。

1.4 高位燃尽风布置

在现实中，因通常在高位安设燃尽风，最少存在超过5m的层间距离。在设计燃风时，以三层为妙，但现实中通常是四层，在组合搭配各层次后，实现燃尽位置的最优组合。可设置为左右上下摇摆的燃尽风，运行时通过喷口摆动来调整区域内的过量空气系数，确保实现最好的燃尽效果。

1.5 确保有足够的还原及燃尽高度

一次风整组下移，增加了还原区及燃尽高度。在实际应用中燃尽高度得以保持，要尽量避免燃烧器拉开而燃尽高度不够而引起飞灰升高效率下降。

2 #5炉NOx排放浓度的状况及运行调整

#5锅炉NOx排放浓度虽然不高，但是遇到煤种比较差或者不当调整时，NOx排放浓度也有可能超过300mg/Nm3，这就需要我们及时准确地作出调整。

下面就锅炉负荷、喷燃器摆角、辅助风门开度以及煤种与NOx排放浓度之间的变化趋势等七个方面来探讨。

2.1 机组负荷与NOx排放浓度的变化趋势

由表1可以看出，在不断升高锅炉负荷后，NOx的浓度会下降。因为，提高锅炉的负荷，将出现氧量逐渐降低，导致了无法生成热力型以及燃料型NOx；另外，在锅炉内部燃量温度提升基础上，那么热力型、燃料型的NOx将会产生。由于氧量减少引起的NOx的减少量大于温度提高引起的NOx增加量，所以总体趋势NOx排放浓度还是呈下降趋势。因此，在实际工作中要尽量保证锅炉的负荷率，这样才能使NOx排放量处于一个较低水平。

2.2 喷燃器摆角与NOx排放浓度的变化趋势

由上表可以看出，NOx的排放浓度是随着燃烧器摆角向上摆动而不断上升，主要是因为燃尽风刚性减弱，使它与燃烧产物的混合效果变差，使得NOx排放量上升了。由于燃烧器向下摆动对NOx排放量影响不大，所以尽可能保证摆角在较低位置运行。

2.3 炉膛氧量与NOx排放浓度的变化趋势

炉膛内的含氧量对燃料型NOx和热力型NOx都有影响。燃料型NOx随炉膛氧量呈单调上升趋势，而热力型NOx随过量空气系数呈抛物线变化趋势。氧量的降低最直接的效果是燃烧区的富燃料燃烧，也就是缺氧燃烧，造成燃料型NOx的生成降低。实际表明炉膛氧量越低NOx排放就越少。因此，为了降低总NOx的排放量，采取降低过量空气系数的方法来组织燃烧。

2.4 辅助风门与NOx排放浓度的关系

目前，公司运行部对#5炉辅助风风门及燃尽风风门配风方式有要求，如表4所示。

OFK和OFL风门是可以调整的，当NOx排放浓度高时，可以开大OFK和OFL风门来降低NOx。改变燃烧器上部燃烬风开度，对NOx排放量影响很大。打开燃烧器上部OFH燃尽风和OFI燃尽风实际上起到了分级燃烧的作用，使得底部风量减少，顶部风量增多，中心燃烧区域缺氧燃烧，造成还原性氛围，NOx的排放显著降低。改变二次风的配比，特别是底部AA辅助风开度减少，对NOx排放也有显著降低作用。运行中保证顶部燃尽风的开度和底部AA辅助风的开度，能有效降低NOx的排放。

2.5 煤种与NOx排放浓度的关系

#5锅炉常用煤种有平混煤、伊泰煤、神华煤，进口澳煤、俄罗斯煤、印尼煤等，含氮量挥发分变化很大，因此，NOx排放量的变化在很大程度上是由煤质变化引起的。实际应用中表明印尼煤和俄罗斯煤能得到较好的NOx排放效果。对于#5炉的入炉煤种要严格控制，才能使NOx排放较低。挥发分比较低的煤种有：大友煤、平3煤，特别是平3煤会使NOx排放浓度升高，如果一定要烧此煤种，建议配在下层制粉系统。

2.6 制粉系统的运行方式对NOx排放的影响

#5炉采用六套制粉系统，正常时5台运行，一台备用的方式，底部5台制粉系统运行能降低火焰中心高度，延长煤粉气流在炉内的燃烧时间，可以抑制NOx的生成，对NOx排放有积极作用，由于下层磨煤机组合运行时所引起的高温区域延炉膛高度方向比上层磨煤机组合运行时较短，所以其热力型NOx的生成量要比上层磨煤机组合运行方式的少。因此，第一，尽量保证连续磨运行，不要隔层运行，保证火焰的集中度；第二，尽量保证下层磨运行，使煤粉有一个足够的燃烧高度，而且下层煤粉量相对于上层分配上要合理运用。

2.7 磨煤机进口风量的影响

实际运行经验表明，增加运行磨煤机一次风量，二次风速相应比较低，刚性也比较弱，二次风很快就与一次风混合，在煤燃烧初始阶段，大部分的挥发分氮随煤中其他挥发物一起释放出来，形成中间产物，而中间产物会进一步氧化成NOx，使NOx排放量增大，排放浓度也会增加。为此，在作业时，磨煤机的进口风量要参考磨煤机符合做设计，对风煤比做调整后，考虑燃料性质，在保证燃烧安全经济的同时降低NOx的排放水平。

3 结语

#5锅炉NOx排放浓度主要从机组负荷、喷燃器摆角、炉膛氧量、辅助风门、煤种、制粉系统的运行方式以及制粉系统的运行方式几个方面来进行调整，使排放浓度负荷国家标准。实践证明，只要按照上述方法进行调整，#5炉的NOx排放浓度完全可以控制在300mg/Nm3

以下。

参考文献

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发电技术文集[C].2009.

[2] 黄永茂，刘荣改，焦其帅，胡永琪，吴少聪.煤

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