通过燃烧调整降低锅炉NOx

燕朝富

国电成都金堂发电有限公司 四川成都 610041

【摘要】NOx是大气主要污染物之一，随着NOx排放控制标准由≯100mg/Nm3降为≯50mg/Nm3，要求控制锅炉出口NOx不超550mg/Nm3。本文从NOx生成的原因和公司锅炉的特点进行分析，找出通过锅炉燃烧调整控制NOx生成的办法。

【关键词】燃烧调整 NOx控制

1 我厂锅炉特点

我厂锅炉型号DG2028-/17.45-Ⅱ5型，为东方锅炉股份有限公司制造的亚临界参数、自然循环、前后墙对冲燃烧方式。制粉系统为中速磨正压直吹式系统，共6台。

2 NOx生成原因分析

煤粉燃烧时产生的NOx主要有三种：①热力型NOx；②燃料型NOx；③快速型NOx。燃煤锅炉产生的NOx以燃料型为主，热力型次之，快速性最少，因此如何控制热力型NOx和燃料型NOx的生成是燃煤锅炉降低NOx关键。

3 氮氧化合物生成量影响因素

1. NOx生产量与机组的负荷和氧量的关系。

1） 锅炉NOx曲线的变化与锅炉氧量和负荷曲线变化趋势完全相同，

2） 机组负荷越高,虽然氧量小，但炉膛温度高，机组的NOx含量也高；

3） 锅炉升降负荷过程中，总会引起NOx浓度增加，主要是加负荷时先加风后加煤，减负荷是先减煤后减风，从而造成锅炉氧量急剧上升引起NOx浓度增加。

（2）NOx生成量与入炉煤煤质有着密切的关系。

经过对比研究，发现当入炉煤煤质较差时，机组的NOx生成量就较高；反之，煤质越好则NOx就会低一些。

（3）、NOx的生成量与煤粉细度和磨机的风粉配比有一定关系。

通过长期观察发现在高负荷时，外二次风几乎全开，燃烧器的旋流强度减弱，风粉混合的剧烈程度减弱，煤粉燃烧过程中不能遇到“富氧”气氛，故产生的NOx相对较少。而在锅炉负荷较低时，通常关小外二次风开度，增大外二次风的旋流强度来使氧气和煤粉充分混合，这时候会出现局部富氧燃烧，产生的NOx增加。另外低负荷时每台磨机的一次风风煤比偏大，使煤粉着火初期富氧，同时风煤比变大导致煤粉变粗。煤粉细度变大时NOx生成量增加。

（4）燃尽风的影响

在锅炉燃烧过程中为了控制NOx的生成量，主燃烧区属于过量空气系数α<1，这样会使碳粒燃烧不完全。所以为了保证完全燃烧，在最上层燃烧器上方设置燃尽风,保证煤粉的完全燃烧。

4 锅炉燃烧调整方法

（1）通过对NOx的生成原因以及影响因素分析，按照对应的原因，控制NOx主要是减少燃烧的锅炉空气系数、控制燃料与空气的前期混合、提高入炉的局部燃料浓度。热力型NOx是燃烧时空气中的N和O在高温下生成，要减少热力型NOx可采取减少燃烧最高温度区域范围、降低锅炉燃烧的峰值温度、降低燃烧的过量空气系数和局部氧浓度；燃烧初期低氧量运行可以抑制燃烧的剧烈程度从而达到抑制燃料型NOx的生成；发挥燃尽风的作用，开大最上层燃尽风，可以使燃料层高温区缺氧燃烧，在火焰上升过程温度相对较低时提供富足氧量加以燃尽，整过过程可减少NOx生成。

（2）燃烧调整方法

1） 合理地对磨煤机一次风风煤配比。煤质挥发分较高时可提高磨机一次风风煤比，当燃用常用煤种挥发分18%左右时建议按照1.8:1的一次风风煤比例配比，这样在燃烧初期挥发份逸出后着火需要大量的氧，而一次风提供的氧不能满足挥发份着火需要时，会有一部分内二次风参与挥发份着火燃烧，这样在挥发份逸出后的多孔碳粒着火时就会是低氧燃烧，NOx的生成量显著降低，同时在磨机风量和温度满足送粉需求时尽量关小磨机冷风调门直至关完。

2）合理调整各层燃烧器二次风配比。采用倒三角配风方式，在主燃烧区域，锅炉氧量相对较低，因此燃烧的火焰温度也相对低一些，热力型和燃料型NOx生成量均在减少，在燃烧器区域上部送人过量空气，有助于燃料燃尽，该区域由于不是主燃烧区域，火焰温度比较低，确实能减少NOx生成，由于燃烧区域下部送人风量比较少，对进入炉膛的煤粉托粉能力不够，致使炉渣可燃物含量比较大；通过实验和分析，二次风方面可采取中层适度缺氧方式进行配风，防止底层燃烧器二次风量偏低时托粉能力变差，炉渣含碳量上升，中层适度缺氧保证燃烧区域温度相对较低减少NOx生成；适度开大前后墙燃尽风，在总风量一定情况下燃尽风开启既控制了下层燃烧器区域缺氧，同时又保证了燃料后期的燃尽，减少了飞灰可燃物。

3) 合理调整各层燃烧器外二次风。为了控制NOx，缺氧燃烧必然造成飞灰严重偏高，此时需要将外二次风关小至50%左右甚至更低，以增强外二次风旋流扰动，达到补氧目的，既能控制NOx又能控制飞灰不超标，当煤质好挥发分高时开大外二次风增强火焰刚度，不贴壁燃烧。

4）控制机组加减负荷速度。加负荷磨煤机启动时，锅炉风量上升而煤量还未加起来，NOx会骤然升高。磨煤机启动后，应尽快加煤提高负荷，避免在中间负荷段长时间运行，可通过磨机之间煤量进行重新分配来实现。减负荷时一般采取先停运E磨、然后F磨方式，最终保持4台磨机运行。建议减煤时逐步降低待停磨机煤量，同步降低磨机一次风量，尽量保持其他磨机煤量不变，同时根据待停磨机煤量关小磨机二次风门。由于磨机煤量低于15t/h时磨机磨辊啮合能力下降，所以在磨机煤量低于15t/h后磨机出力迅速下降，这时会造成锅炉富氧。建议停磨前先将15吨煤分摊到其他运行磨机后，再停运磨机，这样不会出现停磨时煤量突然变化导致风煤比失调。磨机停运后及时关闭磨机二次风挡板至燃烧器最小冷却风量值，建议开度10%。用同样的方法停运另一台F磨机。有时候入炉煤热值较高会遇到E或F磨机煤量已经减到接近下限值时机组负荷仍超过磨机RB动作负荷，这时在停磨前可适当降低运行磨机煤量待负荷低于RB动作时按照上述方法停运磨机。减负荷过程中随负荷下降锅炉氧量会缓慢上升，通过向下设置送风机压力设定偏置或关小燃烧器外二次风的方式来控制炉膛出口氧量4.5%左右。加负荷操作，加负荷过程与减负荷过程相反，但出现富氧燃烧的过程不同。原因如下：磨机启动的风量一般在70-80t/h左右，二次风挡板习惯开度在40%左右。在磨机没有启动前这部分风增加了炉膛总风量。所以建议暖磨时风量小，待磨机出口温度满足启动要求后，就地检查完毕后将风量提高到上述值，立即启动磨机，煤量加到最小煤量15t/h以上，但这时刚启动的磨机风煤比是失调的而且煤粉浓度低，着火不好。如果迅速增加煤量会带来燃料量增加过快造成燃烧大幅波动。为了使负荷按照负荷率均匀上涨，此时可适当降低其他磨煤量，在保证总煤量不变的情况下缩短刚启动磨机低负荷运行时间。待中下层磨机出力在50t/h以上，上层磨机超过35t/h煤量时根据负荷需求启动另一台磨机，方法同上。磨机均启动正常以后根据燃烧情况合理调配各台磨机煤量，同时开大外二次风门开度减小燃烧器旋流强度，使锅炉炉膛出口氧量在满负荷时在3%左右。

5） 合理进行配煤，在保证入炉煤的热值情况下，保证入炉煤挥发份Var>18%。当挥发分过低导致NOx控制困难时及时联系燃料部调整配煤。

5 结束语

通过燃烧调整达到控制NOx措施大方向就是主燃烧区域缺氧，燃尽后期补氧，降低主燃区燃烧温度，达到控制热力型和燃料型NOx。

参考文献：

1 徐旭常 吕俊复 张海 燃烧理论与燃烧设备【M】.北京：科学出版社，2012