浅析1000MW超超临界锅炉降低NOx排放的措施

杨　飞（广东粤电靖海发电有限公司,广东 揭阳 515223）

浅析1000MW超超临界锅炉降低NOx排放的措施

杨飞
（广东粤电靖海发电有限公司,广东 揭阳 515223）

本文介绍了NOx产生机理及影响因素，结合本厂实际提出了降低NOx排放技术措施，为类似机组运行中降低NOx排放提供有价值的参考。

降低；NOx；措施

随着经济的发展，环境问题也日益突出，燃煤锅炉在工业生产中产生了大量NOx，对生态环境产生了严重的危害，也越来越受到人们的关注。2014年新的环保法实施，对火电厂大气污染物排放提出了更高要求，对超限排放处罚力度更加严重，开展如何降低超超临界锅炉NOx的排放具有十分重要的意义。

1　NOx生成机理

燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO和NO2，通常把这两种氮的氧化物统称为NOx。其中NO的生成量占90%以上。

NOx生成机理和途径一般分为热力型、燃料型和快速型3种。

（1）热力型是指空气中的氮气在高温下氧化而成NOx。在1350℃以下，热力型NOx生成量很少，几乎100%是燃料型NOx，但随着温度的上升，热力型NOx生成量迅速增加，温度达1600℃以上时，热力型NOx占NOx生成总量的25%~30%；

（2）燃料型指的足燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又氧化生成NOx，占到NOx总量的70%~80%；

（3）快速型指的是燃烧时空气中的氮气和燃料中的碳氢离子团等反应生成NOx，量很少，一般小于5%，可以不予考虑。它的生成量与炉内压力的0.5次方成正比，而与炉内温度的关系不大。

影响NOx生成的因素主要有：火焰温度、氧浓度、高温区停留时间、燃料比Fc/V(固定碳含量/挥发分)等。

2　设备概况

广东某电厂锅炉型号为DG3033/26.15-Π1型。为东方锅炉厂制造的超超临界参数变压直流炉、前后墙对冲燃烧、固态排渣、单炉膛、一次中间再热、采用烟气档板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、全钢构架、全悬吊结构，Π型锅炉。设计煤种为神府东胜烟煤，校核煤种为山西晋北烟煤。

磨煤机采用上海重型机械厂生产的HP1163Dyn中速磨煤机，锅炉制粉系统采用6台中速磨煤机，冷一次风正压直吹系统，5台运行，1台备用，煤粉细度R90=16~20%，煤粉均匀性指数为1.0~1.1。

脱硝系统采用东方锅炉生产选择性催化还原法（SCR）脱硝装置，催化剂层数按2+1模式布置，初装2层预留1层。2层催化剂条件下脱硝效率不小于50%，反应器及装置辅助系统容量按脱硝效率不小于80%的空间及荷载来设计。脱硝催化剂采用蜂窝式催化剂，还原剂采用液氨。脱硝系统停止喷氨的最低烟温为300℃，最高连续运行烟温420℃。

3　降低NOx排放措施

目前降低火电厂NOx排放量主要有两种方式：一是采用低NOx燃烧技术，减少炉膛内燃烧生成的NOx量；二是在烟道尾部加装脱硝装置，采用烟气脱销技术，将NOx从烟气中脱出，减少向环境的排放量。

3.1减少NOx生成的措施

锅炉产生的NOx主要以热力型NOx和燃料型NOx为主，因此，降低煤粉锅炉NOx排放量的控制措施应着重从降低燃料型NOx和热力型NOx的生成量下手。针对影响NOx生成因素，结合我厂实际情况，采取如下措施来减少NOx生成。

（1）锅炉负荷与NOx生成量关系较大，主要体现在氧量的高低上。低负荷时虽然热力型NOx会减少，但低负荷时炉膛氧量高，燃烧器区域出于富氧状态，所以低负荷工况SCR入口NOx含量会大大升高。低负荷阶段适当降低炉膛氧量，可抑制NOx的生成量，但降低氧量对锅炉汽温又有不利影响，所以两者之间必须平衡。70%及以上负荷控制炉膛出口氧量≯3.0%；50%~69%负荷控制炉膛出口氧量≯5.0%；50%以下负荷控制炉膛出口氧量≯7.0%；

（2）在相同负荷下，中下层磨运行时NOx会少于上层磨运行。中低负荷工况下尽量保持中下层磨运行，如需运行上层磨，也应尽量减少上层磨出力增大下层磨出力。在50%及以下负荷工况下，保持3台磨运行比4台磨运行对减少NOx生成量是非常有效的；

（3）开大燃尽风。适当降低主燃烧器区域的氧量能减少NOx，特别是提高燃尽风量效果较好。但当燃尽风开度超过70%再继续提高燃尽风量时效果提高不明显；

（4）各燃烧器层制粉出力按正三角调整，二次风出力按倒三角调整；

（5）确定合适的煤粉细度。适当的煤粉细度，可促使燃烧初期挥发分迅速而大量地析出燃烧消耗氧份，造成局部还原性气氛，从而抑制NOx的生成量；

（6）优化磨煤机运行方式，避免最上两层磨煤机同时运行，尽量降低炉膛火焰中心。当锅炉最上两层磨煤机同时运行时，由于热力型NOx的生成量急剧增加，炉膛NOx含量急剧升高；

（7）降低NOx生成采取的措施，与稳定燃烧、提高燃烧效率采取的措施相矛盾，在运行中不应以恶化燃烧来达到降低NOx生成。运行中应综合考虑所有因素，以达到最佳效果。

3.2脱销系统调整

锅炉NOx生成量与燃料特性，锅炉负荷（氧量、炉膛温度、制粉系统运行方式、燃烧配风方式）息息相关。而脱硝系统的被控过程具有大滞后、非线性、时变性及NOx测量会失真等特点，按照我厂的控制逻辑策略，对脱硝系统进行如下运行调整。

3.2.1锅炉烟气的调整

烟气温度是影响NOx脱除效率的重要因素，控制反应器入口烟气温度在320℃～400℃范围，并尽量维持在340℃～380℃的最适宜温度。烟气温度过低会影响催化剂的活性，影响NOx的脱除效率。烟气温度高于340℃时催化剂的活性上升明显，380℃时催化剂活性达到最大，超过400℃后活性又开始略有降低，所以反应器入口最适宜

烟气温度为340℃～380℃。当烟气温度过高超过400℃时，NH3会与烟气中的O2发生反应导致烟气中的NOx增加，超过450℃还有可能引起催化剂烧结堵塞微孔，造成催化剂失活失效，催化剂厂家规定450℃以上运行不能超过5个小时。

烟气温度低于320℃时，烟气中的SO3容易与逃逸的NH3生成铵盐，附着在催化剂表面和空预器换热元件上，降低催化剂的活性及造成空预器堵塞，催化剂活性的进一步降低又加剧了NH3的逃逸形成恶性循环。

3.2.2喷氨流量的调整

（1）在不同的锅炉负荷下要根据SCR反应器入口NOx浓度和出口NOx浓度来调节喷氨流量；

（2）控制氨的逃逸率，保证氨逃逸率在3.0ppm以下，否则应减少氨气喷入量；

（3）控制SCR出入口差压低于450Pa，否则应增加吹灰频率，必要时降低机组负荷；

（4）提高锅炉脱硝设备运行的稳定性，在锅炉负荷大幅变化及启停磨时，NOx生成量大幅变化，造成喷氨调门大幅度波动，因此在快速升降负荷时，要密切关注SCR反应器出入口NOx变化情况，提前对喷氨量进行调节，减少NOx排放。

4　结论

在火电厂大气污染物排放标准要求日益严格的形势下，通过低NOx燃烧控制技术，能够显著降低NOx排放浓度，同时也会对炉内火焰稳定性和燃料的完全燃烧程度有不利的影响，选择合理的NOx控制措施必须要兼顾燃烧经济性的影响。脱硝系统运行调整是一个相对复杂的化学、物理反应过程，影响因素较多，跟烟气流速、流场分布等息息相关，不是简单的一喷了之。降低火电厂NOx排放应以控制NOx生成为主，烟气脱销为辅，综合考虑所有因素，以达到环境与经济的和谐统一。

[1]周冲.玉环电厂降低NOx的排放措施[J].洁净煤技术,2011,17(01).

[2]刘智勇，张志远.660MW超临界锅炉降低NOx排放的调整优化[J].科技信息,2011(29).