巴威对冲式锅炉氮氧化物超标原因分析与控制措施

巴威对冲式锅炉氮氧化物超标的原因分析与控制措施

【摘要】：：氮氧化物是大气主要污染物之一，也是目前大气污染治理的一大难题。文章重点分析了造成锅炉氮氧化物超标的原因，并根据分析结果制定了相应的运行控制措施，从而有效地降低了锅炉氮氧化物的排放，为今后各火电厂从运行调整的角度控制氮氧化物生产提供了成功的借鉴经验。

【关键词】：锅炉氮氧化物原因分析控制措施

一、设备及系统概况

内蒙古国华准格尔电厂四台锅炉是由北京巴威公司设计并制造

的b-1018/18.34/543/543-m型亚临界参数、一次中间再热、自然循环、单汽包、平衡通风、固态排渣煤粉炉，与之相配套的是北京重型电机厂生产的n330-17.75/540/540型单轴、三缸、亚临界、中间一次再热、双排汽凝汽式汽轮机。

锅炉燃烧采用前、后墙对冲燃烧方式，每台锅炉配有20只旋流燃烧器。制粉系统配备5台直吹式磨煤机，机组80%～100%负荷时需要保持4台磨煤机运行。

二、存在的问题

按照2003年颁布的《火电厂大气污染物排放标准》，要求我厂一、二号机组的氮氧化物排放要低于650mg/nm3，三、四号要低于

450mg/nm3。但机组实际运行中全天各台炉均存在氮氧化物严重超标的问题。2012年6月份至8月份多次受到自治区环保局通报批评，因此控制氮氧化物排放势在必行。

三、原因分析

煤粉燃烧时产生的氮氧化物主要有三种：①热力型氮氧化物；②燃料型氮氧化物③快速型氮氧化物。由于快速性氮氧化物需要在极高的温度下才少量产生，因此如何控制热力型氮氧化物和燃料型氮氧化物的生成是主要研究和解决方向。

1）氮氧化物生产量与机组的负荷与氧量有着密切的关系。

下图是2012年9月4日准电三号炉机组负荷、氧量与氮氧化物之间的运行曲线：

从右图中可以看出：

（1）锅炉氮氧化物曲线的变化与锅炉氧量曲线变化趋势完全相同，而与机组负荷变化恰好相反；

（2）机组负荷越高，机组的氮氧化物含量就越少；

（3）锅炉快速降负荷时，总会引起氮氧化物浓度和锅炉氧量急剧上升。

原因分析：富氧燃烧可以有效的降低锅炉的化学不完全燃烧热损失，但由于供氧充足和燃烧强烈，主燃烧区域的火焰中心温度过高，必将导致氮氧化物的生成量急剧增大。尤其机组降负荷阶段，如不及时减少送风量，氮氧化物超标越发严重。

在保证co生成量在允许的范围内，合理的控制机组降负荷速率和调整氧量供给，可有效的避免机组氮氧化物超标。

2）氮氧化物生产量与磨煤机运行台数和组合方式有着密切的关系。

根据氮氧化物浓度曲线来看，四台磨煤机运行，当机组负荷降至80%以下时，如依然保持四台磨煤机运行，则锅炉的氮氧化物就必然超标。及时停运一台磨煤机可使氮氧化物浓度将大幅度下降；反之，如低负荷时，过早的启动第四台磨煤机，则极容易造成氮氧化物超标。

同时，研究发现位于最上层的磨煤机启动后，锅炉的氮氧化物就会大幅度上升。最下层的磨煤机在停运状态时，锅炉的氮氧化物也很难控制。

原因分析：①锅炉氮氧化物的生成量与一次风所占的比重有关，一次风总量越大，则产生的氮氧化物越高，合理的调整磨煤机运行数量，可有效防止氮氧化物超标；②锅炉氮氧化物的生成量与磨煤机组合方式（或是磨煤机燃烧器所处的位置）有关，当上层磨煤机运行或是底层磨煤机停运时，由于煤粉着火位置更接近于炉膛火焰中心，炉内局部热负荷过高，产生的氮氧化物必然升高，因此应尽量避免启动上层磨煤机运行，或是避免下层磨煤机停运，均可有效的防止氮氧化物超标。

3）氮氧化物生成量与入炉煤煤质有着密切的关系。

经过对比研究，发现当入炉煤煤种较差时，机组的氮氧化物生成量就较低；反之，煤质越好则氮氧化物越难控制。

原因分析：氮氧化物的生成量与入炉煤煤质的关系依然与燃烧的强弱有关。煤质越好，则煤粉燃尽速度越快，炉膛火焰越集中，产生的氮氧化物就越高；煤质越差，煤粉的燃尽时间延长，燃烧区域

被拉长，炉膛整体火焰温度下降，产生的氮氧化物就越少。合理的组织锅炉各台磨煤机的配煤方式，可以有效地降低锅炉的氮氧化物的生成。

4）氮氧化物的生成量与煤粉细度和上、下层磨的风粉配比有一定关系。

通过试验发现：①如加大上层磨的二次风量同时减少该层的给煤量，让锅炉的给煤量呈正三角布置，风量呈倒三角布置，则可适当降低机组的氮氧化物含量；②如适当提高煤粉细度，将煤粉颗粒加粗，也可以适当降低机组的氮氧化物含量。

原因分析：①在风、粉倒置的运行方式下，下层磨煤机处于缺氧燃烧状态，上层磨粉少风多，整个锅炉的着火长度被拉长，炉膛温度下降，因此氮氧化物生成量较少；②同样，煤粉细度的变化，同样可以改变煤粉的着火时间，进而控制炉膛温度，改变氮氧化物的生成量。

四、控制措施

1）锅炉氮氧化物的含量与下列因素有关，应根据这些因素，合理安排各台机组负荷和运行方式，防止氮氧化物超标：

（1）氮氧化物的含量与机组负荷成反比，机组负荷越高氮氧化物含量越低。

（2）氮氧化物的含量与锅炉氧量成正比，氧量越高氮氧化物含量越大。

（3）氮氧化物的含量与磨煤机运行台数有关，三台磨运行时的

氮氧化物含量要低于四台磨。因此机组负荷低于80%的额定负荷时，要及早停磨。

（4）磨煤机启动时，锅炉氮氧化物会骤然升高。磨煤机启动后，应尽快涨负荷，避免在中间负荷段长时间运行。

（5）氮氧化物的含量与磨煤机组合方式有关。上层磨煤机运行或下层磨煤机停运时，氮氧化物较高。

（6）合理的组织各台磨煤机的上煤方式，从锅炉稳燃和控制氮氧化物生产角度出发，中上层磨上低热值燃煤，底层磨煤机上高热值燃煤。

（7）合理地分配磨煤机的给煤量与风量配比以及煤粉细度，避免燃烧过于集中。

2）进行锅炉燃烧调整试验，重新修正各锅炉的“锅炉最佳氧量运行”，在保证机组co浓度不超标的情况下，尽量降低锅炉运行氧量。

3）机组涨负荷过程中，及时减少锅炉的送风量，控制锅炉氧量在最佳氧量范围之内。

4）减少上层磨煤机启动次数和下层磨煤机的停运次数。

5）混煤掺烧时，上层磨煤机上低发热量燃煤，下层磨煤机配高发热量燃煤。

6）由于锅炉部分燃烧区域处于缺氧燃烧状态，锅炉在还原性气氛下容易结焦和积灰，因此要求每班应进行锅炉结焦情况检查，必要时进可进行炉膛甩焦操作；同时为防止因缺氧燃烧造成锅炉高温