摘要：主要介绍了如何通过运行调整，降低锅炉出口NOx，在相同的运行条件下，保证NOx达标排放的同时大量节省尿素，从而降低了我厂的脱硝成本，在环保的基础上创造更大的经济价值，为未来更高的环保要求提供宝贵经验。
关键词：NOx；锅炉；低氮；节省尿素
0引言
氮氧化物（NOx）是造成大气污染的主要污染源之一，氮氧化物的排放对人体的致毒作用、对植物的损害以及在酸雨和光化学烟雾的形成、对臭氧层的破坏中所起的作用已经得到了科学的证明。对于大型燃煤机组，充分利用国内外先进的环保技术，在保证燃煤机组发电成本低、热效率高的前提下，实现超净排放，是破解大气污染、解决我国能源供应和环保问题的必由之路。哈三电厂两台200MW机组，为了环保要求，NOx排放符合要求，加装了一套脱硝系统，脱硝方法是选择性非催化还原（SNCR），通过尿素喷枪向炉内喷射尿素的方式与氮氧化物发生化学反应，以达到控制NOx不超过200mg/Nm³，从市场角度来看，尿素成本比较高，达到2600元/吨，通过尿素降低NOx的同时，我们运行人员通过运行调整手段，争取少用尿素量并保证NOx达到合格标准，从而降低脱硝成本，同时尿素水溶液喷入炉膛高温烟气中，雾化液滴的蒸发热解是一个吸热过程，需要从烟气中吸收部分热量，这会增加锅炉的热损失，通过控制尿素溶液的喷入量，以达到SNCR装置对锅炉热效率的影响小于0.3～0.5%，有效降低发电成本。
1设备概况
哈三电厂1、2号锅炉为超高压、单汽包、一次中间再热、自然循环结构，单炉膛、固态排渣、钢架结构、平衡通风。锅炉原为浓淡式煤粉燃烧器、四角布置、单切圆燃烧方式，型号为HG-670/140-II型,设计煤种为鹤岗烟煤，现褐煤、烟煤混烧。1、2锅炉采用负压中间储仓式制粉系统配两台排粉机，每台排粉机各配有一台DTM-380/720-III型低转速筒型钢球磨煤机，采用热风加温风干燥方式，现已改为冷、热炉烟混合的干燥方式，目前1、2号锅炉已进行了低氮燃烧器改造，改造后采用“分拉垂直亲和浓淡煤粉燃烧”立体分级低氮燃烧技术。
2如何进行运行调整
我从运行实际中总结出合理的调整方式，既能保证锅炉安全稳定运行，同时控制NOx在规定范围内使用最少的尿素量，降低氨逃逸量，控制NOx的运行调整手段有几种：锅炉助燃二次风的摆角调整、一次风速、风量大小、助燃二次风、氧量高低、给粉机的布置方式、燃尽风量大小、减少锅炉本体漏风，降低炉内无组织风量、稀释水与尿素溶液的比例、低氮燃烧器的合理使用、燃尽风的控制。
2.1锅炉助燃二次风的摆角调整：
摆角调整范围0～100%，50%为中间位置，在相同负荷下燃烧稳定时下摆摆角和摆角在最高位NOx相差30 mg/Nm³，但燃烧不稳时，摆角下摆会造成燃烧恶化，NOx上升较多，所以在实际运行中，首先要调整好锅炉燃烧，再根据燃烧情况进行摆角调整。
2.2一次风速、风量大小的影响：
一次风速过高3000Pa以上炉膛火焰中心上移，炉膛出口侧烟温达到1200℃时，喷入炉膛内的尿素溶液几乎失效，即使使用大量的尿素也无法使NOx合格，氨逃逸量急剧增大，这时我们将一次风速降低至2500～2600Pa，同时使炉膛火焰中心下移，炉膛出口温度在1050～1150℃之间，尿素溶液能够正常发挥作用，同时一次风速也能够保证煤粉进入炉膛的正常需要。锅炉正常运行时在能够满足负荷要求的前提下，尽可能减少投运粉管数目，通过降低入炉一次风率，采用合理的磨煤机风煤比1.6～1.8之间，有效改变着火阶段煤粉气流供风，使煤粉在偏离化学当量比环境中着火，有效降低NOx排放水平，以达到降低尿素的目的。
2.3助燃二次风调整对NOx的影响：
在锅炉满负荷时，保证炉膛出口氧量为4%左右，通过调整各层二次风门，分别试验二次风分配方式为均等、倒塔、束腰、正塔配风方式下的NOx排放及锅炉效率比较，在采取束腰配风方式时，一层二次风开度在100%，二、三、四、五层二次风开度在40%，六、七层二次风开度在60%，根据负荷的不同控制四个角的二次风总风门开度在40～60%之间，由于在燃烧各个阶段供入氧量适中，NOx排放浓度较低，从而降低尿素喷入量。
2.4氧量高低的影响：
从NOx生成来看，氧量高低对NOx影响较大，使燃烧过程尽可能地接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少可以抑制NOx的生成，是一种简单的降低NOx的方法，运行调整时，在保证燃煤煤质比较稳定、锅炉燃烧稳定、炉膛不结焦、燃料充分燃烧的情况下，可以降低氧量0.5%运行，控制在3～4%之间，从实际检测的飞灰含碳量显示，这种运行方式是可靠的。机组在负荷大幅度变化或启停制粉系统时，运行氧量波动较大，要及时进行氧量调节，减少NOx生成，降低尿素喷入量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用低过量空气燃烧可以降低NOx排放15%～20%，但是采用该方法有一定的限制条件，如炉内氧的浓度低于3% 时，会造成CO的含量急剧增加，从而大大增加化学未完全燃烧热损失，同时也会引起飞灰含碳量的增加，导致机械未完全燃烧热损失的增加，降低锅炉效率，此外低氧浓度会使炉膛某些区域成为还原性气氛，从而降低灰熔点引起炉墙结渣和腐蚀，因此在实际运行操作时要根据炉膛燃烧的实际情况，氧量不易降得过低。
2.5给粉机的布置方式：
通过运行调整一层给粉机转数350n/min，二层给粉机转数400 n/min，三、四层转数450 n/min，左右比较合理，燃烧非常稳定，并能保证主再热汽温在535～540℃之间，负荷在140～160MW之间尿素用量仅在0.2～0.4m³/h，如果调整一层给粉机转数至450 n/min,或停运四层给粉机尿素量将会达到0.6～0.8 m³/h，所以减负荷停运给粉机时，以上层给粉机为主，在保证NOx合格的同时，使尿素量下降。
2.6减少锅炉本体漏风，降低炉内无组织风量：
锅炉正常运行时，锅炉本体人孔、看火孔等不严密处会有大部分冷风进入炉膛，这部分风量不是按燃烧需要的配风方式进入炉膛，属于无组织配风，不能与燃烧着的高温气流在燃烧区域内充分混合，无助于炉内的燃烧，它既破坏了高温燃烧区的燃烧工况，还增加了炉膛出口总的烟气量，导致锅炉排烟热损失上升，同时导致烟气中NOx含量升高，为此对炉膛底部和本体漏风点进行查找和封堵，这样会使烟气中NOx含量下降从而降低尿素喷入量。正常运行时采用了关闭底渣关断门的方式，根据渣量的大小2～3小时排渣一次，以减少底渣的漏风量，干排渣设备可以间断运行，这种运行方式不但有效降低锅炉排烟热损失，同时还会降低引风机电流从而降低厂用电。
2.7调整尿素溶液与稀释水的比例：
脱硝系统投运初期采用的尿素溶液与稀释水的比例为1/3～1/2，通过实际运行调整发现加大稀释水量，尿素量不变，负荷不变的情况下NOx会下降，尿素溶液与稀释水的比例为1/5时最合适，相同负荷下NOx会下降20 mg/Nm³左右，节省了尿素。脱硝投运初期，仅靠运行人员手动调节，往往滞后于NOx的变化，特别是锅炉有操作时，无法保证NOx在规定范围内，造成氨逃逸量增大，人为造成尿素量增大，经过向厂部建议，将尿素调节自动控制投入，有效的控制了尿素溶液与稀释水的比例，确保了NOx的稳定，降低了氨逃逸量，节省了尿素。
2.8发挥低氮燃烧器的作用，降低脱硝人口NOx减少尿素量：
燃烧器区域的配风要在满足燃烧稳定的基础上合理配风，合理安排制粉系统运行方式，尽量避免隔层燃烧，保持下层燃烧器运行，减少给粉机运行台数，降低炉膛出口NOx浓度。脱硝系统与低氮燃烧器配合使用，根据煤质的变化，及时调整氧量，避免燃烧器区域过度缺氧，造成炉渣、飞灰含碳量大幅度升高，严重影响锅炉效率。炉内低NOx燃烧方法是通过降低燃烧温度、减少过量空气系数、缩短烟气在高温区的停留时间，以及选择低氮燃料来达到控制NOx的目的，这些方法的大部分技术措施均有悖传统的强化燃烧的概念，在某些方面，根据NOx的生成原则组织燃烧的技术是与组织强化高效燃烧的传统观念相矛盾的，在实施这些技术时，会不同程度地遇到下列问题：较低温度、较低氧量的燃烧环境势必以牺牲燃烧效率为代价，因此，在不提高煤粉细度的情况下，飞灰可燃物含量会增加。由于在燃烧器区域欠氧燃烧，炉膛壁面附近的CO含量增加，有引起水冷壁管金属腐蚀的潜在可能性。为了降低燃烧温度，推迟燃烧过程，在某些情况下，可能导致着火稳定性下降和锅炉低负荷燃烧稳定性下降。采取的大部分燃烧调整措施均可能使沿炉膛高度的温度分布趋于平坦，使炉膛吸热量发生不同程度的偏移，可能会使炉膛出口烟温偏高。脱硝效率相对较低（一般为15%～70%），尽管如此，采用该类方法仍然是目前我国火电厂锅炉降低NOx的主要措施之一。
2.9燃尽风的控制：
根据制粉系统运行方式和机组负荷选择合适的燃尽风挡板开度，负荷在180MW以上时开度为100/100/100、负荷160～180MW时开度为100/70/50、负荷140～160MW时开度为80/50/30，对NOx有一定的控制作用，最理想的是在DCS系统中实现自动控制，减少人为调整不到位的情况，目前我厂还没有实现燃尽风的自动控制，需要运行人员在负荷变动过程中及时准确的调整。
3存在问题分析
根据锅炉特性和运行经验，对于燃煤锅炉来说，最佳的还原剂喷射温度窗口通常在折焰角附近的屏式过、再热器及水平烟道的末级过、再热器所在的对流区域，由于炉内烟气温度的分布受到锅炉负荷、煤种等多种因素的影响，合适的脱硝还原反应温度区间随着锅炉负荷的变化而变动，氨基还原剂喷射窗口也需相应变化，常采用下述措施：在线调整雾化液滴的粒径大小与含水量，缩短或延长液滴的蒸发与热解时间，使热解产物NH3投送到合适的脱硝还原反应区域，目前我厂未实现上述控制方式。为适应锅炉负荷的变化，通常设置单层或多层喷射器，高负荷时投运上层喷射器，低负荷时投运下层喷射器，我厂采用两层喷射器布置，在实际运行中发现在低负荷时投运下层喷射器时尿素用量偏大，投运上层喷射器时尿素用量极低，为此平时在运行时仅投运上层喷射器，下层喷射器仅做为特殊工况的辅助调整。
4结束语
随着国家对环保的要求越来越高，大型城市NOx的控制标准已经降低至50mg/Nm³，这就要求我们运行人员努力提高自身技术水平，加强工作责任心，建立氮氧化物经济运行管理制度，优化逻辑控制，便于运行参数的监视和调整，尿素用量竞赛等手段，努力将NOx控制在标准范围内，大大减少对环境的污染，为把我厂发电机组建设成节能环保型机组打下了坚实的基础，通过我们不断的努力，让我们生活的天空更蓝，我们呼吸的空气更新鲜。
论文作者:樊哲军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
标签：尿素论文; 炉膛论文; 锅炉论文; 负荷论文; 方式论文; 喷射器论文; 烟气论文; 《电力设备》2018年第32期论文;