（大唐马鞍山当涂发电有限公司 安徽马鞍山 243000）
摘要：分析NOx生成机理，研究脱硝技术，论述锅炉SCR脱硝技术和低NOx燃烧技术。用试验的方法通过设定SCR脱硝效率值、调整OFA挡板、燃烧器摆角、磨煤机出力、过量空气系数研究对NOx的排的影响。通过提高SCR脱硝效率值以及开大OFA风门挡板、减少磨煤机运行数量、降低氧量等低NOx排放控制技术，能够在保证锅炉效率的前提下，显著降低NOx排放浓度。
关键词：Nox；SCR脱硝；OFA；燃烧器摆角；氧量
1.前言
近些年来，人们对氮氧化物的危害越来越引起重视，在这样的情况下，对氮氧化物污染的治理就显得非常必要了。在燃煤锅炉进行燃烧的这一过程当中，所产生的氮氧化物，对生态环境产生了严重的危害，目前，这一氮氧化物也已经成为了电站锅炉烟气污染物当中的最主要控制目标之一。
目前，为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境，应进行脱硝处理。主要分为燃烧过程脱硝（即低NOx燃烧技术）和燃烧后脱硝（即烟气脱硝）。低NOx燃烧技术是从源头上治理，采用低NOx燃烧器和分段燃烧控制NOx生成。烟气脱硝是指把已生成的NOX还原为N2，从而脱除烟气中的NOX，按治理工艺可分为选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）。
但是随着SCR脱硝系统的投入，催化剂使用时间增长，催化效果下降，为了提高脱硝效率，需进一步提高尿素用量。随着尿素用量的增加，部分氨气未能从分反应，逃逸至尾部烟道，生成硫酸氢氨，吸附在预热器上，造成预热器轻微堵塞现象，引、送、一次风机电耗增大，预热器前后差压增大。在保证锅炉燃烧效率的同时，通过锅炉燃烧调整、配煤掺烧等手段降低其NOx排放的燃烧优化技术也成为热能工程的一个重要研究方向。
2.概况介绍
该公司#1锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，为单炉膛、一次中间再热、四角切向燃烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π锅炉。
该锅炉的炉膛上部布置有6片分隔屏过热器和20片后屏过热器，水平烟道布置有高温再热器、高温过热器，尾部烟道布置有低温再热器、省煤器。制粉系统采用中速磨正压冷一次风机直吹式系统，6台磨煤机，5台磨运行可满足锅炉BMCR工况。装配低NOx 同轴燃烧系统（LNCFSTM），24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈四角切圆方式燃烧。一、二次风间隔布置，每相邻两层煤粉燃烧器之间布置有一层辅助风喷嘴，上部设有二层紧凑燃烬风（CCOFA），CCOFA的上部设置五层可水平摆动的分离燃烬风（SOFA），整组一、二次风喷嘴可上下摆动。
为全面了解该公司锅炉运行特性，寻求合理的运行方式，依据锅炉低NOx燃烧技术原理，通过进行多个工况的燃烧参数调整试验，在提高锅炉运行安全性和经济性同时，降低了锅炉NOx的排放浓度。
3.NOx生成机理
煤炭燃烧过程中产生的NOx主要包括NO、N02以及少量的N20等。目前，按常规燃烧方式所生成的NOx中，NO约占90%；NO2占5～10%；N20极少，仅占1%左右。根据NOx的生成机理，分为热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx三种。
热力型NOx是指当炉膛温度在1500℃以上时，空气中的氮气在高温下被氧化生成NOx，当温度足够高时，热力型NOx可达20%。燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中热分解并发生氧化反应而生成的。在600 ～800℃时就会产生，在总NOx产物中占60～80%。快速型NOx是碳氢化合物在燃烧过程中，当燃料过浓时，在反应区附近会快速生成的。它在整个NOx中数量极少。
在煤粉的燃烧过程中，燃料NOX约占70~90%，热力NOX约占10~30%，快速NOX所占比例<5%，通常被忽略。
4.试验分析
4.1 SCR脱硝
SCR脱硝技术以脱除效率高，适应当前环保要求得到电力行业广泛应用，SCR脱硝技术已经成为我国火电燃煤锅炉主要的脱硝技术，并逐渐被广泛应用。下图为SCR烟气脱硝系统工艺流程图。
氨气作为脱硝剂，喷入高温烟气脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中NOx 分解成为N2和H2O，其反应公式如下：
催化剂
4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O
催化剂
NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O
一般通过催化剂，上面反应可以在200℃～450℃温度范围内进行，在NH3 /NO = 1时，脱硝效率能达到80～90%。通常情况下，烟气中的NOx 浓度很低，但烟气的相对体积很大，因此要求SCR装置的催化剂性能很好，因此催化剂要满足燃煤锅炉高可靠性要求。
4.2.低氮燃烧技术措施
凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数，以抑制生成或破坏已生成的达到减少排放的技术称为低NOx燃烧技术。NOx的生成及破坏与煤种特性、燃烧温度、反应区烟气中O2，N2，NO和CHi的含量、燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间等因素有关。
低氮燃烧的基本原则：通过控制燃烧温度减少热力型NOx的生成和减少燃料氮与氧的混合，通过形成富燃区域将燃料NOx还原成N2，以减少燃料型NOx生成。
安全稳定燃烧和减排NOx恰好构成了一对矛盾，现行各种低NOx燃烧方法对炉内火焰稳定性和燃料的完全燃烧程度都有明显不利的影响，因此选择合理的NOx控制措施必须兼顾燃烧经济性和安全性的影响。
4.2.1 OFA挡板
燃烬风是影响NOx排放浓度的一个重要因素。如图所示，随着燃尽风的开大，NOx排放浓度基本呈单调下降趋势，在氧量较高条件下，燃尽风开度变化基本不影响锅炉的飞灰含碳量。低氧燃烧条件下，同时增加风箱与炉膛差压，开大燃尽风，不仅有利于进一步降低NOx排放浓度，也有利于控制飞灰含碳量。
在顶部燃尽风挡板开度逐渐开大时，排烟中NOx浓度随之降低。这是因为，当顶部燃尽风增大时，使氧量的分配向炉膛上部移动，而下部燃烧区氧量降低，形成富燃料的还原性气氛，抑制NOx的生成。
4.2.2 燃烧器摆角
在燃烧器自下向上摆动的过程中，火焰中心是向上移动的，烟气在炉膛内的停留时间缩短，燃料中氮在炉膛内的反应时间也相应缩短，生成的NOx减少，从而减少了排烟中NOx的浓度。静电喷涂。
五．结语
本新型电动机构隔离开关操作箱运行稳定可靠，可实现电动、手动操作及二者的联锁，提高设备的作业安全性，价格低廉、日常维护简单。本操作箱设计经过多次方案修正，使用元器件和材料经严格评选，所有项目均达到国家相关标准要求，可取代原有手动操作的隔离开关操作箱，广泛运用于电厂、变电所等场所。
参考文献：
[1]闻邦椿.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2009
[2]黄坚、郭中醒.实用电机设计计算手册（第2版）.上海：上海科学技术出版社，2014.10
作者简介：
荣丽华，女，1983年生，大学本科，机电工程师。研究领域：机械工程及自动化，机电一体化。
论文作者:赵永生
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/6/28
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 烟气论文; 燃料论文; 技术论文; 浓度论文; 催化剂论文; 《电力设备》2017年第7期论文;