300MW循环流化床锅炉NOx控制分析

洪喜彬

摘要： 本文从300MW循环流化床锅炉燃烧控制和烟气排放现状出发，对300MW循环流化床锅炉NOx排放超标的原因、现状进行深入分析，探讨了控制NOx达标排放的措施，从而为300MW循环流化床锅炉的安全运行、环保达标排放控制提供参考和积累经验。

Abstract： From the status of burning control and flue gas emissions of 300MW circulating fluidized bed boiler， this paper deeply analyses the causes and status of NOx exceeded emissions of 300MW circulating fluidized bed boiler， and discusses control measures of NOx emissions standard， thus providing reference and accumulating experience for the safe operation and environmental standard emissions control of 300MW circulating fluidized bed boiler.

关键词： 300MW循环流化床；氮氧化物；控制措施

Key words： 300MW circulating fluidized bed；nitrogen oxides；control measures

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0048-02

0 引言

氮氧化物（NOx）是大气主要污染物之一，对生态系统的危害受全球范围内的广泛重视。循环流化床锅炉是新型高效、低污染的清洁燃烧技术，其不但能达到低NOx排放、90%的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点，因此，在国际上得到了迅速的商业推广，国内对大型循环化床锅炉的研究亦不断深入。云浮C厂两台机组均为上海电气集团具有自主知识产权的300MW循环流化床机组；两台锅炉均配置一套独立的湿法脱硫装置，同时预留脱硝安装位。由于没有配套脱硝装置，导致NOx排放经常超标，本文从300MW循环流化床锅炉燃烧控制和烟气排放现状出发，对300MW循环流化床锅炉NOx排放超标的原因、现状进行深入分析，探讨了控制NOx达标排放的措施，从而为300MW循环流化床锅炉的安全运行、环保达标排放控制提供参考和积累经验。

1 NOx的排放现状

1.1 NOx的生成机理 在火电厂燃料过程中NOx不可避免会生成。其生成机理主要分为三种：热力型、瞬时型、燃料型。

①热力型：热力型的NOx生成主要是因为锅炉炉膛中温度过高，导致空气中的氮气与氧气反应生成。当燃烧区域的温度低于1000K时，NO的生成量很小，随着温度的升高，NOx的生成速度按指数规律增加。一般热力型NOx生成量约占总生成量的20%左右。

②瞬时型：瞬时型的NOx生成一般认为是氮与碳氢离子团在氧浓度较低的情况下发生反应生成的。瞬时型NOx在一般情况下生成量很少，仅约占总生成量的5%左右。

③燃料型：燃料型的NOx生成主要是由于煤中一般含有0.5%-2%的氮，在燃烧时，燃料中的氮会与氧气发生氧化反应生成NOx。燃料型生成量往往很大，约占总生成量的75%-80%左右。

1.2 300MW循环流化床锅炉NOx排放现状 云浮C厂两台机组均为上海电气集团具有自主知识产权的300MW循环流化床机组；分别于2010年7月和8月投入商业运行。两台锅炉均配置一套独立的湿法脱硫装置，同时预留脱硝安装位。由于没有配套脱硝装置，导致NOx排放经常超标。我们从锅炉尾部烟气监测装置取得统计数据。通过抽取NOx排放监测数据分析，结合小指标考核数据对比，每天超标时间大于18小时。

1.3 循环流化床锅炉NOx生成特性 燃料在燃烧过程中一部分氮化合物中的氮被氧化生成燃料型NOx。这是锅炉排放的NOx的主要部分，约占总排放的90%。在高温情况下（1100℃）一部分空气中的氮被氧化生成热力型NOx。然而，由于循环流化床锅炉的低温燃烧特性，床温一般情况下约为870℃。在循环流化床锅炉中产生的热力型NOx常少。在循环流化床锅炉的下炉膛中的尚未燃烧的碳和一氧化碳会将NOx还原为氮气。此外，循环流化床锅炉采用分级燃烧方法也有效地降低了NOx的生成。

2 控制措施和效果

通过分析，总结云浮C厂300MW循环流化床锅炉NOx排放超标主要有以下两点原因：

2.1 配风不合理，风量过大。特别是二次风量常保持在大区间运行，氧量在4.1-4.7%。

2.2 床面床料过粗。现场抽样发现床料粒径≥8mm的占据30-48%，且不均匀，粒度过粗，导致床温高和一次风量过大。

结合循环流化床锅炉的特点，实行NOx排放的三个控制措施，实际应用效果明显。

①进行燃烧配风优化，降低二次风量，降低总氧量，控制NOx生成；进行二次风量配风试验，并制作典型工况操作卡指导操作。

通过配风优化，对应负荷床温环比下降5-11℃；一、二次风机电流降低，氧量降低至2.5%左右，厂用电率下降；以一点为例，优化工况风机总电流较调整前分别降低12.4A，43.1A，10.7A；有效地促进了NOx生成的下降。

②从控制床层颗粒度入手，在入炉煤中掺入常规炉渣和高灰分烟煤，以改善炉内床料的均匀性。通过掺烧常规炉渣，进行床料置换，在维持原床温不变的基础上，有效减少一、二次风量，达到降低烟囱NOx排放的目的；风机电耗同步降低，并改善炉管磨损。在床压和床温稳定的情况下，适当掺烧部分高灰分烟煤，以进行床层颗粒置换和控制，特别是蓄高床压后进行排渣置换，将大颗粒床料通过冷渣系统排出，提高床温控制的有效性。endprint

③加强入炉煤粒度控制，确保入炉煤颗粒度符合要求，控制床层温度水平，减少NOx生成。主要有两个控制措施：1）缩小部分床料筛网网眼尺寸，减小大颗粒比例。2）加强采样监测，从单一的筛分采样，增加添加采样、炉内采样，并形成实时报表。

通过对入炉煤粒径的严格控制，使床温进一步得到下降，为进一步降NOx争取空间。

通过以上措施的有效实施，炉内床层颗粒度均匀性得到了明显改善，同时床温也得到了有效的下降。#5、6锅炉NOx排放值由控制前的220-310mg/Nm3下降至70-165 mg/Nm3，符合国家规定的<200mg/Nm3的排放标准，为300MW循环流化床锅炉NOx排放控制缓解压力和积累经验。

3 结束语

①研究表明，结合300MW循环流化床锅炉的燃烧特性，通过燃烧优化调整，能够减少NOx的生成，降低NOx排放浓度；②为了降低NOx的排放水平，床温应控制在（850-900）℃，并采用分级送风，可以有效降低NOx浓度；③随着氧量增加，N0x排放浓度提高；对燃用烟煤的云浮C厂300MW循环流化床锅炉，氧量控制在小于2-3.5%的水平是比较理想的运行工况，既有利于NOx排放浓度的降低，也有利于锅炉效率的提高；④通过入炉煤颗粒度、床料颗粒度的严格控制，可以有效地保证床层颗粒粒径的均匀性；既有利于进一步控制床温，也有利于NOx浓度的控制；⑤通过适当的掺烧，可以更好地提高300MW循环流化床锅炉床温、床层颗粒度的可控性和可调节性，提高循环流化床锅炉的调节性能。

参考文献：

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