浅析低氮燃烧技术在云浮发电厂B厂的应用

张青松

（广东粤电云浮发电厂有限公司，广东 云浮527328）

0 设备简介

云浮发电厂B 厂#3、4 炉是东方锅炉厂DG420/13.72-Ⅱ2 型135MW的燃煤汽包锅炉。采用两套中间储仓式制粉系统，燃烧器为直流式，四角切圆燃烧，在下层一次风喷口中间设有点火小油枪，上、中层一次风中间的二次风喷口设有点火大油枪。

1 氮氧化物的危害

在燃料的燃烧过程中， 氮氧化物的生成是燃烧反应的一部份：燃烧生成的氮氧化物主要是NO 和NO2，统称为NOx。 大气中的NOx 溶于水后会生成为硝酸雨，酸雨会对环境带来广泛的危害，造成巨大的经济损失，如:腐蚀建筑物和工业设备；破坏露天的文物古迹；损坏植物叶面，导致森林死亡；使湖泊中鱼虾死亡；破坏土壤成分，使农作物减产甚至死亡；饮用酸化物造成的地下水，对人体有害。NOx 还对人的身体健康有直接损害，NOx 浓度越大其毒性越强， 因为它易于动物血液中的血色素结合，造成血液缺氧而引起中枢神经麻痹。

排放量：2010 年，全国氮氧化物排放量为1852.4 万吨，比上年增加9.4%。 其中， 工业氮氧化物排放量为1465.6 万吨， 比上年增加14.1%， 占全国氮氧化物排放量的79.1%； 生活氮氧化物排放量为386.8 万吨，比上年减少5.2%，占全国氮氧化物排放量的20.9%；其中交通源氮氧化物排放量为290.6 万吨， 占全国氮氧化物排放量的15.7%。

2 治理应对方法比较

为了实现清洁燃烧，降低燃烧中NOx、排放污染的技术措施可分为两大类：一类是炉内脱氮，另一类是尾部脱氮。

2.1 炉内脱氮炉内脱氮就是采用各种燃烧技术手段来控制燃烧过程中NOx 的生成，又称低NOx 燃烧技术。

2.2 尾部脱氮

尾部脱氮又称烟气净化技术，即把尾部烟气中已经生成的氮氧化物还原或吸附，从而降低NOx 排放。 烟气脱氮的处理方法可分为：催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。

2.3 技术比较

炉内脱氮与尾部脱氮相比，具有应用广泛、结构简单、经济有效等优点。 各种低NOx 燃烧技术是降低燃煤锅炉NOx 排放最主要也是比较成熟的技术措施。一般情况下，这些措施最多能达到50%的脱除率。当要进一步提高脱除率时， 就要考虑采用尾部烟气脱氮的技术措施，SCR 和SNCR 法能大幅度地把NOx 排放量降低到200mg/m3， 但它的设备昂贵、运行费用较高。 即使采用烟气净化技术，同时采用低NOx燃煤技术来控制燃烧过程NOx 的产生， 以尽可能降低化设备的运行和维护费用。 治理大气污染成为十分迫切的任务。 随着环保要求的不断提高， 研究适应我国国情的低成本的低NOx 燃烧技术具有良好的前景。

3 抑制NOx 的生成可采取的措施

3.1 降低锅炉峰值温度。

3.2 降低氧浓度（即降低过量空气系数）。

3.3 在炉膛中设立还原区， 利用在燃烧区中燃烧生成的烃根CHi 和未完全燃烧产物CO、H2、C 和CnHm 等，将NO 的还原成N2。 在OFA层与SOFA1、SOFA2 燃尽风之间设有一个5 米高的还原区。

将燃料送入燃烧区，燃料在燃烧区燃烧生成NOx ，还原区过量空气系数小于1.0(α＜1.0)，具有很强的还原性气氛，在燃烧区生成的NOx被还原；在燃尽区供给一定量的空气（称为燃尽风），保证从还原区出来的未完全燃烧产物燃尽。 将整个炉膛燃烧区划分为主燃区、还原区和燃尽区。 各区域出口过量空气系数目标值为： 主燃区出口α=0.9～1.0，还原区出口α=0.8～0.9，燃尽区出口α=1.167。

4 低NOx 燃烧技术特点

4.1 煤粉高效燃尽

煤粉较高效燃尽、防结渣及高温腐蚀的特性。 首先通过在炉膛的不同高度布置底部二次风、上部OFA 和空间分离的SOFA，将炉膛分成三个相对独立的部分：燃烧区，NOx 还原区和燃尽区。在每个区域合理的控制各自的过量空气系数，这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数， 在有效降低NOx 排放的同时能最大限度地提高燃烧效率；其次运行当中三层一次风采用正宝塔方式调整，即下层给粉机出力最大、中层次之、上层最小，相当于提高了煤粉燃尽高度及NOx 还原高度，有利于提高锅炉燃烧效率及降低NOx 的排放水平。

4.2 低NOx 燃烧

低的NOx 燃烧排放特性，通过设立主燃区、还原区和燃尽区，通过采用上下可调燃尽风喷口技术，实现炉内按需供风和降低炉膛出口烟温偏差，实现了锅炉低NOx 的燃烧排放。

4.3 分离燃尽风SOFA

分离燃尽风SOFA 还具有较好的降低炉膛出口烟温偏差特性，采用对SOFA 的水平摆动调整，有助于降低炉膛出口两侧烟温偏差而导致的过热器及再热器壁温偏差的作用。

低NOx 燃烧技术无任何运行成本， 它不仅实现锅炉的超低NOx排放，同时实现了锅炉高效稳燃、防结渣、防高温腐蚀、在工业化应用中取得了的效果。

5 燃烧调整

我厂#3、4 机组的容量为135MW，在采用低氮燃烧技术前的氮氧化物大概650mg/m3左右，为保证NOx 的达标排放，必须根据上述方法原理进行在不同的负荷下进行调整。

5.1 当#3、4 炉带80MW 及以下负荷时， 要求保持SOFA1、SOFA2 风门开度在30%，40%，二次风分风门开度为25%，周界风分风门开度为60%，二次风箱风压50PA 以上。

5.2 当#3、4 炉带90～110MW 负荷时，要求保持SOFA1、SOFA2 风门开度在40%，50%，二次风分风门开度为40%以上，周界风分风门开度为80%，二次风箱风压100PA 以上。

5.3 当#3、4 炉带110MW 负荷以上时，要求保持SOFA1、SOFA2 风门开度在60%，70%，二次风分风门开度为50%以上，周界风分风门开度为90%，二次风箱风压150PA 以上。

锅炉燃烧调整在保证安全的前提下尽量降低氧量运行，增、减负荷时要保持氧量的稳定，同时启、停制粉系统时要特别注意冷风门的开度，防止大量的空气进入炉膛。 当机组负荷带80MW 及以下时，根据燃烧情况，可适当停运部分给粉机运行，并关闭相应的一次风。另外运行当中巡检人员加强对各台炉的炉底水封检查，除尘水封挡板要关闭严密，防止冷空气进入炉膛。

数据整理：

各负荷工况对应的NOX 情况：

机组的负荷 80MW 以下90～110MW 110MW 以上

SOFA2 开度（%）（上层） 40 50 70

SOFA1 开度（%）（下层） 30 40 60

#3 炉氧量（A/B） 2.3/2.6 2.1/2.3 1.8/2.0

#4 炉氧量（A/B） 2.9/2.7 2.3/2.6 2.0/2.2

脱硫净烟气氧量（平均值）6.67 5.1 4.9

NOx 平均值 368mg/m3303mg/m3309mg/m3

通过改变的燃烧器顶部两层SOFA 风风量来改变NOx 生成值， 随着SOFA 风开度增大和氧量的减小，NOx 呈减小的趋势。

另外，锅炉产生的NOx 主要为燃料型，占70%左右，也就是说，燃料中的氮元素含量对锅炉产生NOx 影响很大，氮元素含量越高，生成的NOx 浓度越高。 燃烧调整期间入炉部分煤工业分析如下：

单煤：

烟煤30（粤电56）：挥发分29.75%、硫1.40%、低热5102 Kcal/kg

烟煤28（毓骐海）：挥发分28.27%、硫0.95%、低热4989 Kcal/kg

烟煤28（新达江）：挥发分28.00%、硫0.92%、低热4757 Kcal/kg

混合后（三种煤1：1：1）：

混合后：挥发分28.67%、硫1.09%、低位热值4949 Kcal/kg

6 结语

采用上述措施后云浮B 厂#3、4 炉由未调整前的NOx 排放量约650mg/m3降至400mg/m3左右，虽然Nox 排放量有一定程度的下降，但仍未达到最新的Nox 排放量200mg/m3以下的环保要求， 我厂还将采用尾部脱氮SCR 技术进一步降低氮氧化物， 但采用了低氮燃烧技术后可以降低化设备的运行和维护费用。另外#3 炉飞灰在3.2 至4.5 之间波动，#4 炉飞灰在2.17 至4.12 之间波动， 飞灰排放量未见明显提高。 锅炉效率能保持在91.5%-92%左右。

［1］王林荣.云浮发电厂#3、4 炉降低氮氧化物调整方案[Z].2014.

［2］陈卓卫.云浮发电厂锅炉运行规程（修订）[Z].2012.