循环流化床锅炉低氮燃烧技术分析及应用

郝正明

（太原钢铁集团公司矿业分公司峨口铁矿，山西 忻州 034207）

通过对氮氧化物的产生条件分析发现，氮氧化物产生的主要原因是根据燃烧地方温度的过高过低所决定的或者是跟据空气量所决定的。因此，想要控制环境的污染就要控制燃烧区空气质量以及燃烧的温度，用这种方式来达到减少氮氧化物的产生以及排放。目前采用的低氮燃烧技术就是将多种技术进行融合，主要就是利用燃烧过程中产生的氮基中的中间产物来来减少产生氮氧化物。在进行减少空气污染过程中的这项技术时，标准就是在降低氮氧化物产生的过程同时又不能使空气中灰尘的含碳量超标。

1 循环流化床氮氧化物产生的原理

煤炭在燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，这些都统一称为氮氧化物。燃烧过程中产生的氮氧化物主要分为三种类型：热力氮氧化物；燃烧氮氧化物以及在火焰边缘形成的氮氧化物，但是在火焰边缘形成的氮氧化物一般含量都较少，只有在燃烧有关化合物时才将其放入其中进行考虑。循环流化床锅炉燃烧时主要产生燃烧型氮氧化物，其产量占氮氧化物产生总量的96%左右，通过实验表明，燃料燃烧中发挥出的气体大多数都是二氧化氮、一氧化氮等氮氧化物。从二氧化氮的用途上来看，其转化效率受温度、压强以及空气的质量数等多种因素的影响，通常情况下氮氧化物的转化率一般在25%～45%左右并且转化率与温度的大小成正比，当温度越高时其转化率也越高。所以将温度控制在一定的范围内时一氧化氮能够通过多种反应生成，但是在温度较低的情况下一氧化氮的利用率并不完全。甚至在温度较高时，大部分的氮将会挥发出去，由于多种反应机理的限制，使得温度过高时转化率却降低了，起了相反的作用[1]。

低氮燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量，以达到阻止NOx生成及降低其排放浓度的目的。同时，要求使锅炉燃烧稳定，渣、飞回含碳量不能超标。无论对于SNCRSCR脱硝工艺，先采用大胆燃烧技术，都可节约投资和运行成本。

2 脱硝系统在运行中存在的困扰

2.1 运行效率低

脱硝系统在工业的生产中起着重要的作用，有利于减少空气的污染以及氮氧化物的排放，然而脱硝系统在运行过程中却存在效率较低，消耗时间长等问题，正是由于消化系统在运行中效率的标准达不到设计的效率，特别的是在锅炉低电荷的运行中脱硫效率更低，因此在进行系统运行时，要采取相关措施来提高脱硝系统的效率[2]。

2.2 运行过程消耗量大

氨水在运行过程中是消费最多的，用量最大的一种产品，氨水的费用也相对较高。脱硝系统中使用的氨水是浓度为20%左右的工业使用氨水，工业氨水与工艺水利用输送管道输送稀释模块进行稀释处理到6%左右后进行脱硝处理，然而，在运行过程中却经常因为压力不处在标准的范围内达不到设计的要求，从而造成了氨水的大量浪费使得运行的成本增高，同时造成了资金的浪费。

2.3 对温度反应过于敏感

由于在反应的过程中，脱硝系统在运行过程中对烟气温度反应过于敏感，这就使得温度必须控制在一定的范围内正确并且严格的进行遵循，通过精准的计算发现最佳的温度是在845℃左右，在这个温度条件下氮的转化率最高，脱硫运行的效率也较高。

2.4 循环倍率的影响

通过对前文进行分析可知，循环流化床氮氧化物的含量高低与温度、压强、空气系数都有密切的联系，其实循环速率对氮氧化物的生成量也有一定的影响，当循环速率高时其排放量较大，只有将循环率控制在一定的范围内才能使氮氧化物含量得到控制，避免了资源的浪费以及燃料的燃烧不充分现象的发生。

3 降低氮氧化物含量的具体措施

3.1 提高分离器的效率

相关企业在进行生产循环流化床锅炉设计时已经考虑到了燃料的主要来源，在脱硫系统的运行过程中，其使用的原料需要与设计使用的原料是一样的。否则的话，就会极大地降低锅炉的使用效率以及使用时间。由此可以看出采用改变燃料的方式去降低氮氧化物的排放和产生是不现实的，在这种情况下，我们就需要采取一种新的方式去降低氮氧化物的含量，比如说提高旋风分离器的效率。这种方式改变了分离器切向进风口的速率，同时也改变了中心筒插入的深度，这些措施的改进都极大地降低了氮氧化物的排放量以及提高了脱硝系统的运行效力。

3.2 提高脱硝系统运行效率

如果将脱硝系统的运行效率提高上来那么将极大地提高了氮氧化物的排放量，在进行脱硫系统的提高过程中，可以采取具体的技术措施，比如说增强脱硝喷枪的雾化效果、对空气的压强大小进行调整、对喷射系统进行改造、改变喷枪的喷射位置等。

3.3 增设飞灰再循环系统

（1）系统总述：从除尘器灰斗取适量的飞灰送到炉膛前墙中下部。一方面可以降低床温，改善炉膛内部的温度场，降低NOx的生成量；另一方面可还以提高锅炉的带负荷能力，提高飞灰的燃尽率，提高锅炉效率。

（2）设备配置。系统配一套输送设备将除尘器灰斗内的飞灰送至炉前灰仓，再由炉前灰仓通过给料设备送入炉膛内。飞灰流程：除尘器灰斗----手动检修阀门----伸缩节----气动进料阀----仓泵----炉前灰仓----手动检修阀门----变频电动给料机----伸缩节----输送管道----飞灰喷口----炉膛。

变频电动给料机：是输送系统中主要的部件，用于均匀而连续的向输料管内供料。给料机叶片用耐磨材料，以提高使用寿命和更换方便。输送飞灰的管道采用普通无缝钢管，弯头采用内衬陶瓷的耐磨弯头。炉前增设灰仓，灰顶顶部设计有仓顶布袋除尘器、压力真空释放阀、耐磨进料装置、高低射频导纳料位计。

图1 变频电动给料机

图2 电动循环给料机构组

3.4 增设烟气再循环系统

烟气再循环技术就是利用尾部烟气具有低O2的特点，促进密相区物料的还原性初始燃烧，可有效降低床温。与二次风分级相结合的烟气再循环，可有效实现炉内物料的流态化合力构建，达到深度还原降氮的目的。

自锅炉引风机出口烟道取风，通过一根管道将适量的烟气送至一次风机进口，一次风机进口安装均风装置，达到良好的取风和混合效果。管道上安装一个电动调节门，接至上位机可进行远方控制调节。

3.5 改善空气系数

空气系数对氮的转化率也有较大的影响，减少一次风量，使密相区形成还原性气氛，减少N0x生成，同时，增大二次风率，增强二次风的扰动，降低飞回含碳量；增加三次风，进一步有利于燃尽还原性气氛中飞出的固定碳。可以具体采用选用较好的布风板、改变风板的布置布局、改变风的流速、改变风入口的位置、调整喷嘴的角度、根据情况对锅炉的截面进行改变等措施，倘若这些措施能够顺利实行改善了空气的质量就会降低循环硫化床锅炉氮氧化合物的含量。

4 结语

随着工业的快速发展，空气污染也成为了一个值得关注的问题，特别的是氮氧化物的排量在空气污染中占据了主要因素。因此，这就需要加强对氮氧化物的管理，传统的工艺方法对氮氧化物的管理不能起到特别有效的作用，这就需要我们加以创新。同时，国家也采取了相关措施建立了较为具有整体性的脱硝系统，循环流化床作为一种较为有效且广泛的燃烧技术，在大部分企业中都得到了广泛的应用。然而，国家颁布了相关法律降低大气污染的排放量，这就更进一步的对如何降低空气中氮氧化物的含量提出了更高的要求。