【淺析】如何控制煙氣中氮氧化物含量

       燃燒過程中產(chǎn)生的NOX其中燃料型NOX占總生成量的60%—80%，最高可達(dá)90%，熱力型NOX在溫度足夠高時(shí)可達(dá)20%，快速型NOX占的比例最小。燃料型NOX是燃料中的含氮化合物在燃燒過程中熱分解后氧化而成的。由于煤中含氮有機(jī)化合物的C—N較空氣中N≡N的鍵能小得多，更易形成NO。燃料中的有機(jī)氮首先被熱分解成HCN、NH3及CN等中間產(chǎn)物隨揮發(fā)分一起析出，即所謂揮發(fā)份N，然后再被氧化成NO。在通常的燃燒溫度1200—1350℃，燃料中70%—90%的氮成為揮發(fā)份N，由此形成的NO占燃料型NO的60%—80%。熱力型NOX是由空氣中的氮?dú)飧邷匮趸?。NOX的生成與氧原子的存在成正比，反應(yīng)速度隨溫度的升高而加速，當(dāng)煤粉爐中的溫度升至1600℃時(shí)，熱力型NOX可占到爐內(nèi)NOX總量的25%—30%，這就是液態(tài)排渣爐的NOX固態(tài)排渣爐高的原因。對固態(tài)排渣爐，應(yīng)盡可能地縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間，以抑制熱力型NOX的生成。

    通過對本廠兩臺(tái)鍋爐的現(xiàn)場長期觀察及調(diào)整實(shí)踐，現(xiàn)就引起煙氣中氮氧化物含量超標(biāo)的原因進(jìn)行分析如下：

1、煤質(zhì)變化對煙氣中氮氧化物的影響

    煤中揮發(fā)份含量、氮含量、燃料比（固定碳/揮發(fā)分）及碳/氫比等都對NOx的生成量有影響。煤質(zhì)變化是影響煙氣中氮氧化物含量的主要因素，燃料本身所含的氮的有機(jī)物在高溫下釋放出氮和氧化合生成氮氧化物，煤質(zhì)的不同，生成的氮氧化物含量也不同，按煤種分，揮發(fā)份高的褐煤與煙煤燃燒不易生成氮氧化物，而貧煤在燃燒中極易生成氮氧化物。我廠煤源較多，煤質(zhì)變化較大，在經(jīng)過摻燒后，煤質(zhì)波動(dòng)加大，嚴(yán)重影響對氮氧化物的控制，造成煙氣中氮氧化物超標(biāo)。

2、燃盡風(fēng)擋板開度對煙氣中氮氧化物的影響

    本廠鍋爐爐膛分兩級燃燒區(qū)，在第一級燃燒區(qū)，從主燃燒器供入爐膛總?cè)紵諝饬康?0%～75%（相當(dāng)于理論空氣量的80%左右），使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。在第一級燃燒區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)α<1，從而降低了第一級燃燒區(qū)的燃燒速度和溫度水平。由于是缺氧的富燃料燃燒，不但延遲了燃燒過程，而且使燃料在還原性氣氛中燃燒，燃燒生成CO，燃料中的氮將分解生成HN、HCH、CN、NH3和NH2等，它們相互復(fù)合或?qū)⒁延蠳Ox還原分解，因而抑制了燃料NOx的生成。同時(shí)由于降低了火焰的峰值溫度，從而也降低了熱力NOx的生成量。為了完成全部燃燒過程，*燃燒所需的其余空氣則在燃盡風(fēng)層送入，即第二級燃燒區(qū)，使燃料進(jìn)入空氣過剩區(qū)域燃盡。雖然這時(shí)空氣量多，但由于火焰溫度較低，所以在第二級燃燒區(qū)內(nèi)也不利于NOx的生成。我廠兩臺(tái)爐氮氧化物超標(biāo)大多都發(fā)生在機(jī)組負(fù)荷較低的工況下，由于低負(fù)荷時(shí)鍋爐的氧量較大，為降低機(jī)組氧量，確保鍋爐燃燒穩(wěn)定，低負(fù)荷時(shí)的燃盡風(fēng)擋板開度一般都控制的比較小，這樣雖增加的了燃燒器噴口處有足夠的空氣助燃，使燃燒器出口處燃燒穩(wěn)定，磨煤機(jī)煤火檢穩(wěn)定。但由于燃燒區(qū)域氧濃度增加，燃燒的火焰溫度也較高，從而使熱力型氮氧化物和燃料型氮氧化物的生成量增加，因此總的氮氧化物排放量增加。

3、機(jī)組負(fù)荷對煙氣中氮氧化物的影響

    我廠兩臺(tái)爐氮氧化物超標(biāo)大都發(fā)生在機(jī)組負(fù)荷較低或降負(fù)荷較快時(shí)的工況下，由于低負(fù)荷時(shí)的鍋爐風(fēng)煤比增大，氧量增大，也使煙氣的氮氧化物排放超標(biāo)。機(jī)組降負(fù)荷較快時(shí)也易使鍋爐短時(shí)間內(nèi)氧量增加過快，增加煙氣中的氮氧化物含量。

4、鍋爐氧量對煙氣中氮氧化物的影響

    使燃燒過程的過?？諝饬勘M可能地接近理論空氣量，隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制熱力的生成，是一種較簡單地降低NOx排放的方法。一般來說，采用低氧燃燒可以降低排放的15%～20%。鍋爐氧量增加，使?fàn)t內(nèi)燃燒區(qū)域的供氧量加強(qiáng)，燃燒強(qiáng)度加強(qiáng)，爐膛火焰溫度升高，熱力型氮氧化物的生成量增大。另外，燃燒區(qū)域氧濃度增加，為燃料中的氮化合物燃燒時(shí)的熱分解產(chǎn)物進(jìn)一步氧化成氮氧化物提供了條件，從而使燃料型氮氧化物的生成量也增大。

5、鍋爐燃燒方式對煙氣中氮氧化物的影響

    合理的磨煤機(jī)運(yùn)行方式對鍋爐的燃燒影響較大，沒有對沖燃燒的磨煤機(jī)的煤粉進(jìn)入爐膛后，由于對側(cè)沒有燃燒的煤粉助燃，使進(jìn)入鍋爐的煤粉不能充分燃燒，相應(yīng)增加了煙氣中的氮氧化物含量。

    根據(jù)以上對影響煙氣中氮氧化物含量因素的分析，煤質(zhì)變化對煙氣中氮氧化物的影響較大，煙氣中氮氧化物含量超標(biāo)多發(fā)生在低負(fù)荷時(shí)，通過優(yōu)化燃燒方式和調(diào)節(jié)氧量均能控制氮氧化物，在進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)加強(qiáng)對燃盡風(fēng)的調(diào)整也可以明顯降低煙氣中的氮氧化物

在對各類原因分析之后，集控專業(yè)針對各影響因素進(jìn)行多次分析討論，對可控制與調(diào)節(jié)的項(xiàng)目制定對策如下。

6、 控制煙氣排放的氮氧化物含量方法及氮氧化物超標(biāo)時(shí)的調(diào)節(jié)方法

（1）通過配煤，保證煤質(zhì)的揮發(fā)份含量；

（2）采用合理的磨煤機(jī)運(yùn)行方式，在300MW左右時(shí)，盡量運(yùn)行A、F、B、D磨煤機(jī)，并控制單臺(tái)磨煤機(jī)的煤量在合理的范圍內(nèi)，使進(jìn)入鍋爐的煤粉能充分燃燼；

（3）氮氧化物超標(biāo)多發(fā)生在300MW左右的低負(fù)荷時(shí)，在此工況下燃盡風(fēng)擋板開度對氮氧化物影響較大，當(dāng)燃盡風(fēng)擋板全關(guān)時(shí)氮氧化物含量升高較快，保留燃盡風(fēng)開度在30%以上，煙氣中氮氧化物含量降低較明顯。因此在低負(fù)荷時(shí)，應(yīng)保留燃盡風(fēng)擋板開度至少在30%以上；

（4）機(jī)組在300MW左右時(shí)，鍋爐氧量控制在5.0左右，此時(shí)的氮氧化物含量較高，在通過降低送風(fēng)量使鍋爐氧量降至4.5左右時(shí)，氮氧化物含量降低較明顯，通過就地取不同氧量時(shí)的飛灰比較，目測飛灰含碳量沒有明顯變化，因此在低負(fù)荷時(shí)，可適當(dāng)下調(diào)鍋爐氧量0.5左右。