燃煤锅炉nox排放特性及其燃烧优化

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1、燃煤锅炉NOx排放特性及其燃烧优化　　(神华国华国际电力股份有限公司XX热电分公司，XX100025) 　　摘要：文章通过对某厂410t/h锅炉NOx排放的试验研究，分析了锅炉运行参数对锅炉效率和NOx排放量的影响，提出了在现行条件下，通过燃烧优化提高锅炉效率，减少NOx的排放的方法。 　　关键词：低NOx排放；锅炉效率；燃烧优化；锅炉运行 　　中图分类号：TM621.2文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)11—0079—04 　　随着我国经济的增长和电力工业的快速发展,燃煤产

2、生的NOx污染物与日剧增。氮氧化物是大气污染物之一。由于NOx对人类乃至整个生态系统的危害巨大,对其排放量的控制已引起全球范围内的普遍重视,绝大多数国家和地区都制定了较严格的限制NOx排放的法规和标准。表1为我国颁布的燃煤锅炉氮氧化物新排放标准，于XX年1月1日开始实施〔1〕。有些地方标准还高于国家标准，如2002年1月7日XX市规定〔2〕，在XX年10月31日前，锅炉的NOx排放量要小于300mg/m3，XX年11月1日后要小于250mg/m3。2003年1月国务院颁布了最新的《排污收费管理条例》，规定

3、NOx排放于XX年7月1日起列入缴纳排污费范围。控制电站锅炉NOx的排放量势在必行。 　　本文的研究对象为某电厂HG-410/9.8-YM15型锅炉。该锅炉为单汽包、自然循环、四角切圆燃烧、固态排渣、平衡通风、单炉膛露天Π型布置、热风送粉燃煤锅炉。其制粉系统为中间储仓式球磨制粉系统。燃烧器由上至下依次为三次风、OFA风、二次风、一次风、二次风、一次风、二次风、一次风、二次风。 　　锅炉燃烧优化通常是降低NOx排放的首选方法。燃烧优化是通过锅炉燃烧器运行参数的调整实现的,采取控制过量空气系数,燃烧器

4、一、二次风量配比的调整,制粉系统优化运行等方法,从而在现有条件下通过燃烧优化最大限度的降低NOx的生成量。对于已经采用低NOx燃烧技术的电站锅炉,燃烧优化仍然是降低锅炉NOx排放的重要前提。 　　煤粉燃烧是NOx排放的主要来源，虽然近年来对煤在燃烧过程中NOx的形成，以及开发应用低NOx燃烧技术等方向有较多研究〔3〕〔4〕〔5〕，但对在役燃煤锅炉NOx的排放特性和从运行上通过燃烧优化控制NOx的生成，研究的仍然不多。 1燃煤锅炉NOx生成机理 　　煤燃烧生成的氮氧化物主要包括NO、NO2、N2O

5、3、N2O4、N2O5等几种，统称为NOx。在通常的燃烧温度下，煤粉燃烧生成的NOx中，NO占90％以上，NO2占5％～10％。其中污染大气的主要是NO和NO2。NOx生成的途径主要有三个，即燃料型NOx、热力型NOx、快速型NOx。 1.1热力型NOx的生成 　　热力型NOx是空气中的氧(O2)和氮(N2)在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的NO和NO2的总和，其总反应式为： N2+O2←→2NO NO+O2←→NO2 　　当燃烧区域的温度低于1000K时，NO的生成量很小，而温度在1

6、300～1500℃时，NO的浓度大约为500～1000ppm，而且随着温度的升高，NOx的生成速度按指数规律增加。因此，温度对热力型NOx的生成具有决定作用。根据热力型NOx的生成过程，要控制其生成，就需要降低锅炉炉膛中燃烧温度，并避免产生局部高温区，以降低热力型NOx的生成。 1.2燃料型NOx的生成 　　燃料型NOx的生成是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反应而生成的NOx，称为燃料型NOx。燃煤电厂锅炉中产生的NOx中大约75～90%是燃料型NOx，因此燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生NOx的主

7、要途径。在燃料进入炉膛被加热后，燃料中的氮有机化合物首先被热分解成氰(HCN)、氨(NH3)和CN等中间产物，它们随挥发份一起从燃料中析出，它们被称为挥发份N。挥发份N析出后仍残留在燃料中的氮化合物，被称为焦炭N。随着炉膛温度的升高及煤粉细度的减小(煤粉变细)，挥发份N的比例增大，焦炭N的比例减小。挥发份N中的主要氮化合物是HCN和NH3，它们遇到氧后，HCN首先氧化成NCO，NCO在氧化性环境中会进一步氧化成NO，如在还原性环境中，NCO则会生成NH，NH在氧化性环境中进一步氧化成NO，同时又能与生成的

8、NO进行还原反应，使NO还原成N2，成为NO的还原剂。 1.3快速型NOx的生成 　　快速型NOx主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2分子发生反应，形成的CN、HCN，继续氧化而生成的NOx。因此，快速型NOx主要产生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程。而在燃煤锅炉中，其生成量很小。 　　根据以上三种NOx的生成机理可知，NOx的生成主要与火焰