摘要：简述脱硝硬件改造，NOX生成的机理及运行中如何调整控制NOX。
关键词：NOX控制
当前国家对氮氧化物的排放提出了高要求，我厂从2012年开始对NOX的排放已经采取了燃烧调整控制，脱硝系统、超低排放改造等手段，对燃煤机组NOX的排放控制不大于50mg\Nm3。对NOX控制总的来说可分为两部分，即硬件改造和运行调整来达到目的。
一、我厂脱硝系统硬件改造
我厂四台锅炉在几次大修中均进行了脱硝改造，分别采用了低氮燃烧技术和SCR脱硝法等两种技术。
锅炉燃烧系统低氮燃烧器改造：更换原有20只燃烧器，采用DRB-4ZTM（A/B层，底层）和AIREJETTM（C/D/E层）新型低NOX旋流燃烧器。将后墙C层2只燃烧器移至前墙C层，在前后墙燃烧器上方增加燃尽风OFA喷口，以实现分级燃烧，降低NOX值。
SCR法烟气脱硝的设备改造：锅炉布置两台SCR反应器，位于锅炉省煤器后空气预热器前，SCR反应器本体内装有两或三层蜂窝状催化剂，与氨充分混合的烟气进入反应器本体后，在催化剂的催化作用下烟气中的NOX与氨进行氧化还原反应，生成N2和水，达到脱硝的目的。
二．生产运行中调整控制NOX
从我厂四台机组前期的运行情况看，运行中经常发生NOX排放值超标现象。主要问题是机组在中低负荷的情况下，尤其是保持C磨煤机运行时更明显；在机组快速减负荷时，由于风量调整不及时（风量偏大）NOX值超标现象；开停机过程中控制则更难。
NOX分热力型NOX和燃料型NOX。热力型NOX是燃烧空气中的N2氧化而成；燃料型NOX是指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化—还原反应而生成的NOX，它约占总NOX的80－90%。根据NOX生成机理，概括NOX的转化率关系为：（1）燃料中N的含量↑→转化率↑；挥发份↑→转化率↑（2）煤粉浓度即风煤比↓→转化率↑；（3）过量空气系数α↑→转化率↑；（4）炉内温度↑→转化率↑。因煤种的不可控，我们往往只能控制炉膛温度和氧气浓度。
1、炉膛氧量的影响。目前减少NOX生成的技术核心是分级燃烧，人为制造煤粉着火核心区的低氧燃烧，控制NOX的生成，再在燃烧器上部布置高穿透力燃烬风，以利于煤粉的燃烬。控制过剩空气系统（降低氧量）使燃烧过程尽可能在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，这是一种最简单的降低NOX排放的方法。我们通过在180MW（DBA磨组）、240MW（DBEA磨组）、300MW（ＣＤＢＡ磨组）、330MW（DBEA磨组）负荷下进行了变炉膛氧量试验；300MW负荷、CDBA磨组下进行变燃尽风（OFA）风门试验下结果得出较好的NOX控制值，此时锅炉配风最佳参数如下：
300MW负荷下，炉膛氧量建议在3.0%左右、投用磨二次风门开度在40~45%、停用磨二次风门开度15~20%、OFA风门开度在90%以上。240MW负荷下，炉膛氧量建议在3.5~4.0%、投用磨二次风门开度在35~40%、停用磨二次风门开度15~20%、OFA风门开度在~80%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆180MW负荷下，炉膛氧量建议在4.0%左右、投用磨二次风门开度在30~35%、停用磨二次风门开度15~20%、OFA风门开度在~60%。
另外提高喷燃器的煤粉浓度，也就是变相降低燃烧核心区的氧气浓度，控制NOX的生成。提高煤粉浓度的方法有二种：（1）各磨煤机煤量不能均配，保持下层磨煤机高煤量运行，还可以考虑停运一台磨煤机，以保证煤粉浓度；（2）尽量降低各运行磨煤机的一次风量。我厂燃烧器已改为低氮燃烧器，内、外二次风分级切入煤粉气流，使燃料在挥发分析出并燃烧的初期阶段，仅与少量的内二次风混合燃烧，有效地减少了氧气供给量，实现了低氧燃烧，减少了燃烧型NOX的生成量。即在煤粉燃烧初期，输送煤粉的一次风成了提供氧气的主要来源，控制了一次风量就控制了燃烧初期的氧量。在进行的相应试验也证明了这点，当磨煤机一次风量正偏较大时，NOX的含量明显上升，磨煤机一次风量调低时，NOX的含量明显下降。而且比二次风的调整效果明显的多。但降低一次风量也会受到磨煤机出力、出口温度、石子煤排放等多种因素的限制。
控制过剩空气系统（降低氧量）和提高燃烧器煤粉浓度是控制原烟气NOX能采用的简单方法。锅炉在低负荷时氧量较高，可考虑采用这种方法，但若炉内氧浓度过低，会造成CO浓度急剧增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，燃烧效率下降，此时可在减少下层磨煤机风量的同时考虑适当增加最上排二次风量，即所谓的倒三角配风，以改善飞灰含碳量，提高经济指标。
2、变磨煤机组合对NOX的影响。在300MW及330MW负荷下进行了多个磨煤机组合方式下的优化调整试验，得到的不同磨煤机组合下SCR进口NOX浓度、CO浓度、排烟温度的变化可以看出，在高负荷下锅炉SCR进口CO浓度在67~471mg/m3之间、排烟温度在121~126℃之间，指标良好。300MW负荷下，CDEA磨组NOX浓度为285mg/m3，各磨组下平均值为303mg/m3；330MW负荷下，DBEA磨组NOX浓度为262mg/m3。一般来说，在不同磨煤机组合下，由于炉膛火焰中心的不同、主燃烧区热负荷集中程度不同等原因，NOX浓度变化会呈现出一定规律。试验结果高负荷NOX浓度随磨组变化的规律并不明显。
但对于低负荷时却不尽相同，230MW负荷以下时，锅炉SCR进口NOX浓度为350mg/m3左右，当负荷减至180MW时，锅炉SCR进口NOX浓度为400－500mg/m3左右。如果是C磨运行的话，NOX的浓度将达到500－600 mg/m3左右。由此可以看出，低负荷运行时，要尽量避免C磨运行。如果条件允许，负荷200MW以下时，停一台D磨或E磨，保持ABD或ABE磨组合运行方式，此时的锅炉SCR进口NOX浓度可以控制在250mg/m3左右，由此可以看出低负荷时磨煤机的组合方式对NOX控制显得尤为重要。
3、开停机过程中对NOX排放的控制。开机前期和停机后期因煤量少导致氧量大幅上升，难以避免整小时时间段NOX超排。如果采取开停机优化，开机时选取整点时刻进行并网操作可以减少一个超排时间点，并网后初始负荷暖机阶段尽早暖A磨煤机并启动，此方法有利于烟气温度快速上升后投入脱硝系统运行，同样可以缩短NOX排放时间。而对于无特殊要求的停机（普通调停），因无需降低缸温则可由原先的滑参数停机改为复合变压停机模式，在保证SCR入口烟温高于300℃的情况下，尽量降低机组负荷，为下一阶段的操作创造条件。如果没有给煤机烧仓要求，低负荷阶段快速停运底层磨煤机就能控制了富氧时间，即NOX超排时间。机组解列时间整点前5分钟，关闭A给煤机进口煤闸门停运A磨，这样又可以控制一个NOX超排时间点确保整个停机过程NOX值合格。
总结：近几年通过对我厂脱硝控制系统的改造、调试及日常运行调整，已经积累了许多减少NOX排放的宝贵经验。但随着更高环保要求的提出，我们将继续致力于对NOX控制的深入研究，把NOX排放控制在更低的水平。
参考文献：
[1]西安热工研究院 火电厂SCR烟气脱硝技术 中国电力出版社2013.01
[2]浙江浙能长兴发电有限公司 锅炉燃烧调整试验报告 2016.03
论文作者:董学文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/19
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