【淺析】如何控制煙氣中氮氧化物含量

       燃燒過程中產生的NOX其中燃料型NOX占總生成量的60%—80%，最高可達90%，熱力型NOX在溫度足夠高時可達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。燃料中的有機氮首先被熱分解成HCN、NH3及CN等中間產物隨揮發(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是由空氣中的氮氣高溫氧化而成。NOX的生成與氧原子的存在成正比，反應速度隨溫度的升高而加速，當煤粉爐中的溫度升至1600℃時，熱力型NOX可占到爐內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，應盡可能地縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時間，以抑制熱力型NOX的生成。

    通過對本廠兩臺鍋爐的現(xiàn)場長期觀察及調整實踐，現(xiàn)就引起煙氣中氮氧化物含量超標的原因進行分析如下：

1、煤質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物在高溫下釋放出氮和氧化合生成氮氧化物，煤質的不同，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，煤質變化較大，在經過摻燒后，煤質波動加大，嚴重影響對氮氧化物的控制，造成煙氣中氮氧化物超標。

2、燃盡風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燃燒空氣量的70%～75%（相當于理論空氣量的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，它們相互復合或將已有NOx還原分解，因而抑制了燃料NOx的生成。同時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層送入，即第二級燃燒區(qū)，使燃料進入空氣過剩區(qū)域燃盡。雖然這時空氣量多，但由于火焰溫度較低，所以在第二級燃燒區(qū)內也不利于NOx的生成。我廠兩臺爐氮氧化物超標大多都發(fā)生在機組負荷較低的工況下，由于低負荷時鍋爐的氧量較大，為降低機組氧量，確保鍋爐燃燒穩(wěn)定，低負荷時的燃盡風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、機組負荷對煙氣中氮氧化物的影響

    我廠兩臺爐氮氧化物超標大都發(fā)生在機組負荷較低或降負荷較快時的工況下，由于低負荷時的鍋爐風煤比增大，氧量增大，也使煙氣的氮氧化物排放超標。機組降負荷較快時也易使鍋爐短時間內氧量增加過快，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

    使燃燒過程的過剩空氣量盡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，使爐內燃燒區(qū)域的供氧量加強，燃燒強度加強，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的熱分解產物進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

    合理的磨煤機運行方式對鍋爐的燃燒影響較大，沒有對沖燃燒的磨煤機的煤粉進入爐膛后，由于對側沒有燃燒的煤粉助燃，使進入鍋爐的煤粉不能充分燃燒，相應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多發(fā)生在低負荷時，通過優(yōu)化燃燒方式和調節(jié)氧量均能控制氮氧化物，在進行運行調節(jié)時加強對燃盡風的調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)針對各影響因素進行多次分析討論，對可控制與調節(jié)的項目制定對策如下。

6、 控制煙氣排放的氮氧化物含量方法及氮氧化物超標時的調節(jié)方法

（1）通過配煤，保證煤質的揮發(fā)份含量；

（2）采用合理的磨煤機運行方式，在300MW左右時，盡量運行A、F、B、D磨煤機，并控制單臺磨煤機的煤量在合理的范圍內，使進入鍋爐的煤粉能充分燃燼；

（3）氮氧化物超標多發(fā)生在300MW左右的低負荷時，在此工況下燃盡風擋板開度對氮氧化物影響較大，當燃盡風擋板全關時氮氧化物含量升高較快，保留燃盡風開度在30%以上，煙氣中氮氧化物含量降低較明顯。因此在低負荷時，應保留燃盡風擋板開度至少在30%以上；

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