华能金陵电厂降低NOx排放分析与对策 - 论文

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华能金陵电厂降低NOx排放分析与对策

索中举

华能金陵电厂，江苏 南京 210034

摘要：介绍了燃煤机组NOx的生成机理、影响因素和控制手段，并列举了金陵电厂降低NOx排放的控制办法，如燃烧器改造调整、锅炉合理配风以及SCR烟气脱硝技术等。金陵电厂通过不断摸索，排放完全达到了国家超净标准，为百万机组降低NOx积累了经验。

关键词：NOx排放；燃烧器改造；锅炉配风；SCR脱硝 中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）5-0030-02

引言

煤炭约占我国一次能源消费的70％到80％，燃煤所产生的污染物是大气污染物的主要排源。其中煤炭燃烧产生的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并能使大气能见度降低，氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的主要成分。根据《节能减排“十二五”规划》，到2015年，全国氮氧化物排放量需要减少5%。金陵电厂积极响应，采取有效手段降低NOx排放。

1 NOx的生成机理及主要控制手段 1.1 NOx的生成机理

煤粉在锅炉中燃烧会生成NOx，其中一氧化氮（NO）占有90%以上，二氧化氮（NO2）占5%-10%。由于氮的键能不同，以及与氮进行反应的介质成分不同，NOx的生成有三种不同的方式。一是由空气中的氮分子在高温下与氧结合而生成的热力型NOx，占总氮氧化物的20~50%。影响热力型NOx 生成量的因素主要是温度、氧气浓度和停留时间。其中温度是最主要的影响。二是快速型，燃料燃烧时，由空气中的氮和燃料中的C、H离子团发生反应而生成，其生成量约占总量的< 5%。在电厂燃煤锅炉中，快速型NOx的生成量很少，一般可不予考虑。三是燃料中所含的氮化物在燃烧时氧化而生成的燃料型NOx，占总氮氧化物的75%左右，燃料型NOx的生成情况比较复杂，与燃烧状况有关。氧浓度越高，燃烧温度越高，NOx生成量越大；烟气在高温区滞留时间越长，NOx生成量越大。

1.2 降低NOx排放的主要手段

从NOx的生成机理着手，可以通过降低燃烧温度，避免产生局部高温区，降低烟气中氧的浓度，缩短烟气在炉内高温区的停留时间等方式来控制NOx的产生。此外，可采用烟气脱硝技术，将已生成的NOx通过化学反应转化为无污染的N2，也是减少排放的重要手段。

2 金陵电厂降低NOx排放控制方法 2.1 锅炉情况简介

金陵电厂2×1030MW机组锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进日本三菱重工业株式会社技术制造的超超临界变压运行直流锅炉，采用MHI反向双切圆燃烧方式，具有炉内烟气温度场和热负荷分配较为均匀、单只燃烧器热功率较小等优点。锅炉燃烧采用MACT燃烧技术，在炉膛的主燃烧区燃料缺氧燃烧，炉膛过量空气系数为0.85，但在燃烧器喷口附近，由于燃烧率较低，需要的氧量较少，在燃烧器喷口附近的区域内是氧化性气氛，燃料氮氧化后生成NOx，在炉膛中间的主燃烧区，燃烧的过程也是一个还原的过程，部分NOx被还原成为NH3、HCN。这样整个炉膛沿高度分成三个燃烧区域，即下部为主燃烧区，中部为还原区，上部为燃尽区，这种MACT分层燃烧系统可使NOx生成量减少25%。

2.2进行低氮MPM燃烧器改造

金陵电厂实施了低氮燃烧器改造，由传统的PM燃烧器更换为新型的三菱技术的MPM燃烧器。改造充分利用已有设备，仅对燃烧器、部分风箱和煤粉管道进行更换，并未影响锅炉整体布置以及制粉系统等设备。MPM燃烧器与PM

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燃烧器相比，着火方式发生改变，燃烧器出口包裹的煤粉此前是由外向内燃烧，改造后变为由内向外燃烧，可以极大的降低燃烧器区域的局部温度，有效降低热力型NOx的生成。MPM燃烧器采用CE传统的大风箱结构，在各风室的出口处布置数量不等的燃烧器喷嘴，一、二次风喷嘴可以进行摆动，以此来改变燃烧中心区的位置，调节炉膛内各辐射受热面的吸热量，从而调节再热汽温。喷燃器的摆角尽量向下摆动、AA风的摆角向上摆动，使主燃烧器上方A-A风与主燃烧器尽量拉开距离，可以充分建立还原性气氛，有效抑制NOx生成。

2.3 锅炉配风调整

2.3.1 保持锅炉低氧量运行

对氧量的调整与控制是降低NOx排放浓度的有效手段。低氧燃烧能降低炉内燃烧温度，抑制并还原NOx。减少了炉内的氧浓度，氮与氧发生化学反应被减弱，使热力型NOx和燃料型NOx随之减少。但从燃烧角度讲，增加氧量有利于飞灰燃尽，降低固体不完全燃烧热损失。实验证明，当氧量增加到一定程度后，再增加氧量对降低固体未完全燃烧热损失没有太好效果。氧量增加还会使排烟热损失明显增加，造成锅炉效率降低。兼顾NOx 排放浓度和锅炉效率，将氧量控制在2%~3%范围内较合理，此时NOx排放较低，锅炉效率也比较高。当降低氧量导致烟气中CO浓度升高时（大于200ppm），可以先开大燃烧器周界风再增加氧量，这样可以降低空气预热器出口的CO浓度并减少锅炉贴壁还原性气氛。

2.3.2合理进行二次风配风 通常二次风配风方式有均等、缩腰、倒宝塔等配风方式。煤粉与空气的早期混合情况对NOx排放有较大影响，氧量维持在较高水平时，通过配风方式的调整来降低NOx排放效果并不明显。在氧量较低时，倒宝塔配风降低NOx排放的效果好于均等配风和缩腰配风，此时NOx排放浓度较低。在倒宝塔配风方式下，下层一次风携带的煤粉是在缺氧条件下燃烧的。在这种缺氧条件下燃烧，燃烧速度和燃烧温度降低，热力型NOx减少。同时，燃料中释放的含氮中间产物HCN、NH3等会将NOx还原分解成N2，从而有效抑制燃料型NOx的生成。对于上层一次风携带的煤粉，在富氧条件下燃烧，有一部分残留的氮被氧化成NOx，但由于火焰温度较低，热力型NOx生成量相对较少，总的NOx生成量是降低的。而此处的富氧环境可以将煤粉燃尽，可以有效降低不完全燃烧损失。

通过调整实验，周界风开度保持在60%至80%之间，能起到加强一次风刚性的作用，防止气流偏斜，防止煤粉燃烧贴墙以及煤粉从气流中分离。主燃烧器上方A-A风在锅炉汽温不低的情况下保持大于80%的开度，OFA开度不大于35%，其余二次风开度维持在20%至35%之间，能够较好的发挥MACT燃烧特点，建立层次分明的燃烧区域。

2.3.3适当降低一次风量

根据来煤情况以及制粉系统实际运行特点，电厂进行了一次风变风量的实验。实验中，将每台磨煤机的入口风量缓慢持续下调，保持磨煤机运行电流和磨碗差压正常，不发生（下转第 32 页）

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