机组低负荷期间如何降低炉膛出口氮氧化物含量 王宏伟1 刘阳2 任晓敏3

机组低负荷期间如何降低炉膛出口氮氧化物含量王宏伟1 刘阳2 任晓敏3
发表时间：2017-08-08T18:46:51.607Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：王宏伟1 刘阳2 任晓敏3
[导读] 摘要：氮氧化物是由氮和氧元素构成的化合物，吸入后会对人体造成一定的危害，引发呼吸道疾病。

而氮氧化物与紫外线结合产生光化学污染会对人的眼睛会造成灼伤，另外由氮氧化物和水形成的酸雨会对周边环境造成不同程度的破坏。

（国电内蒙古东胜热电有限公司内蒙古鄂尔多斯 017000）
摘要：氮氧化物是由氮和氧元素构成的化合物，吸入后会对人体造成一定的危害，引发呼吸道疾病。

而氮氧化物与紫外线结合产生光化学污染会对人的眼睛会造成灼伤，另外由氮氧化物和水形成的酸雨会对周边环境造成不同程度的破坏。

因此，本文主要就机组低负荷期间如何降低炉膛出口氮氧化物含量为课题进行探讨分析，并提出一定建议，以供参考。

关键词：机组低负荷；炉膛；氮氧化物含量
前言
近年来锅炉产生的氮氧化物的排放量呈不断上升趋势，并有可能取代二氧化硫成为排放量最大的酸性气体，对社会的危害性不言而喻。

对于燃煤机组脱硝设备而言，在机组中低负荷运行条件下氮氧化物生成量较高。

如果降低炉膛氧量，虽然有利于抑制氮氧化物的生成，但过度的调整又会引起炉膛不稳定燃烧，造成不完全燃烧损失和其他潜在危险。

所以相关人员应实行一些可行性方案来降低炉膛出口氮氧化物含量。

一工程实例分析
某大型燃煤机组所配套脱硝设备使用高浓度含尘方式装配，配备双组SCR选择性还原反应器。

氨区蒸汽与冷一次风支管完全融合后，匀称的向催化剂层喷入稀释的氨气。

在催化剂层对应的位置各配置四台吹灰枪，工作气源来自于主汽支路及辅助蒸汽，用于吹掉各层催化剂表面的积灰。

通过相关人员调查分析得知在SCR出口NOx浓度一致的情况下，机组在中低负荷运行时省煤器出口的氮氧化物浓度较高，要求投入的氨也逐步提高；机组满负荷运行时氮氧化物的生成明显降低，需要投入的氨量也有所降低。

由此可以得出结论，边际负荷喷氨量随着负荷的降低而逐渐增加。

1.1 机组低负荷期间降低炉膛出口氮氧化物含量的策略
停运的制粉系统应尽快关闭其所有风门挡板，防止由于制粉系统未及时停运而带来的多余风量，造成入口NOx激增的情况。

应确定气温、气压正常和磨煤机的正常运转前提下，视情况下调工作磨煤机入口的一次风的风压和风量、风温，适时提前加大喷氨量。

另外应降低空气分级程度，降低炉内风与粉的混合速度、降低燃烧初期氧浓度，采用各类手段、方式抑制氮氧化物的形成。

根据不同的煤种的化学特性，采用调整动态分离器等手段控制煤粉细度，力争在燃烧前期燃煤能够快速分散、挥发和消耗大量氧份。

调整操作时应注意堵磨、跳磨、过热面超温、尾部烟道烟温过高的等安全问题。

1.2 制粉系统的运行组合优化
不同的制粉系统运行组合方式直接影响氮氧化物的生成，尤其在低负荷下这一情况更为明显。

由于各层燃烧器供给的煤粉减少、浓度降低，这将导致煤量和空气的混合程度增大，造成富氧燃烧，将引起NOx的产生。

在中低负荷时具备停磨条件的工况下，及时停运上层磨对降低脱销入口NOx有明显作用。

在保证机组运行安全和燃料量供给正常、单台磨煤机运行参数不超限的范围内，应尽量减少中上层磨煤机的运行数量和运行出力，下调中、低层的二次风量。

1.3 尽量降低煤粉细度，二次风合理配置
随着煤粉细度的减小，煤粉挥发分析出速度与燃烧速提高，挥发分快速析出，使的原来的燃烧化学反应平衡受到破坏，平衡向着有利于析出更多的挥发分方向移动，从而达到一个新的平衡。

同时意味着燃料中会有更多的含氮的功能团参加析出挥发分的反应，会生成较多以挥发分形式析出的氮。

所以在燃烧过程中，随着煤粉细度的减小，煤中的氮以挥发分氮形式析出的份额可能会增加，相反以焦炭形式析出的氮会减小。

此外，煤粉燃烧时，粒径越小，燃烧速率越快，氧气的加速消耗，颗粒表面附件的氧气分压力降低越快，从而生成了大量的CO气体，所以在燃烧过程中炭颗粒表面的还原气氛随之加强，从而使得部分以焦炭形式析出的燃料氮NOx被还原，从而得出煤粉细度越细，NOx的还原率也会有所提高。

1.4 生物处理
生物处理法是近些年随着生物技术的不断发展而产生的，它的原理是选择生命活动中可以把氮氧化物转化成氮气等无污染的微生物，将它们的细胞质提取出来，大量收集用于人工反应。

虽然这项技术很先进，但该反应有先天缺陷，在正常情况下，反应过程不能在大气中完成，因此需要先将气态的氮氧化物添加到液态或是固态的环境中。

一般采用的是将氮氧化物添加到生物滤塔填充表面的特殊膜中，气体通过扩散深入里面丰富的微生物组织内。

之后氮氧化物被微生物细胞按照自身的生理过程慢慢反应掉。

这种方法的优点是，投入成本不高，不需要太多的人工操作。

1.5 控制炉膛过剩空气系数
炉膛过量空气系数与炉膛的氧量息息相关，当炉膛氧量升高时，脱销入口的氮氧化物生成量将大幅升高。

在机组高负荷运行时，由于风机出力、空预器堵塞等情况造成氧量偏低，若进一步减少风量的很容易引起锅炉不完全燃烧损失，甚至导致负荷限高。

在中低负荷时由于炉膛氧量普遍较高，此时SCR入口NOx含量会大大升高。

因此尽可能的下调炉膛氧量，有利于NOx的减少。

1.6 选择性催化还原
在催化剂的作用下，使用可以与氮氧化物发生还原反应，而不与其他气体发生反应的的还原剂来生成氮气。

最常用的还原剂是氨气，配合催化剂，整个反应过程在氧气充足的情况下进行。

在氧化物质存在的条件下，只有选择性催化还原法能够有效地消除一氧化氮。

这种针对性的降低一氧化氮排放的方法，在理论情况下降低率可以达到九成。

在实际情况中，由于氨气的控制量需要人工来操作，与理论值偏差量较大，导致氮氧化物的再生，实际降低量往往在七成左右。

二降低炉膛出口氮氧化物含量的其他方法
中低负荷下应严格执行规定的吹灰频率和次数，避免结焦积灰，保持受热面干净整洁。

如吹灰器单个或多个故障应尽快处理，避免长时间不吹造成局部积灰严重。

及时关注入炉煤质变化。

挥发分含量较高的燃煤经过燃烧形成的氮氧化物单位含量越低。

应积极开展燃煤混
配工作，恰当的提高印尼煤的比重以调整氮氧化物的排放浓度。

但印尼煤等高挥发性煤会引起易燃、易爆等安全故障，直接关系到制粉系统的安全稳定运行，应平衡安全性与经济性。

低负荷下脱硝系统自动调节不及时，容易造成NOx超标。

而在增负荷时，由于系统二次风量加大，可能叠加一台制粉系统的风量，造成过量空气系数变大引起超标。

因此必要时应手动操作喷氨量进行干预，从而保证烟囱出口的氮氧化物含量不超标。

在机组减负荷时，为防止NOx超标。

应避免将送风机打到手动模式，在再热气温可控的前提下，减少二次风量以降低过量空气系数，同时保持燃尽风门开度。

三结束语
综上所述，机组低负荷期间要想降低炉膛出口氮氧化物含量，相关人员必须掌握良好的方式方法和专业技术，并且在降低氮氧化物含量过程中，严格把控机组运行情况，找出之中所遇到的问题，及时的进行解决处理，从而减少对环境的污染，提高人们的生活质量。

参考文献：
[1] 奚海明，李霞.锅炉氮氧化物排放浓度的不确定度评定[J].科技资讯，2008，2：134.
[2] 潘建娥.测量试样中的氮氧化物含量不确定度评定[J].污染防治技术，2007，20（6）：98-100.
[3] 李学忠，孙伟鹏；锅炉运行[M]北京：中国电力出版社，2014.
[4] 杨国诗.火电燃煤锅炉NOx生成机理与燃烧优化技术的研究[J].淮南师范学院学报.2011.03期。