（中国石油兰州石化公司 730060）
摘要：锅炉烟气中的氮氧化物的产生得到抑制，使其保持在≤300mg/Nm3，达到第一段降低NOx的效果；烟气含较低的NOx在锅炉折焰角区域在SNCR系统800-1100℃温度窗口下与RotamixTM高速风增湿喷射器注入的NH₃反应生成N2和H₂O，进一步降低NOx至≤180 mg/Nm3；SNCR过剩的NH₃在SCR中催化剂的作用下与NOx反应生成N2和H₂O，经过催化还原后的NOx排放浓度最终≤100 mg/Nm3
关键词：NOx；逃逸氨；原因；优化
0概述
兰州石化锅炉脱硝工程采用ROFA+SNCR（Rotamix）+SCR工艺，整个改造工程于2014年7月完工，本烟气脱硝工程采用摩博泰科有限公司自主研发选择性非催化还原烟气脱硝Rotamix（SNCR）+选择性催化还原烟气脱硝(SCR)联合脱硝技术。SNCR技术使[]用5%左右浓度的氨水作为还原剂, C锅炉共布置24支喷枪；2014年8月上旬开始对C锅炉烟气脱硝系统进行调试，通过对C锅炉烟气脱硝系统的热态优化调试，使C锅炉排烟中的NOx含量由改前的700mg/Nm3左右降低到100mg/Nm3以下（折算标准状态6%氧量干基），达到排放指标。
1燃烧过程中NOx的生成机理
煤燃烧生成的NOx主要包括NO、NO2、N₂O₃、N₂O₄、N2O5等几种，统称为NOx。在通常的燃烧温度下，煤粉燃烧生成的NOx中，NO占90％以上，NO2占5％～10 ％。其中污染大气的主要是NO和NO2。NOx生成的途径主要有三个，即燃料型NOx（Fuel NOx）、热力型NOx（thermal NOx）、快速型NOx（Prompt NOx）。
1.1热力型NOx的生成
当燃烧区域的温度低于1000℃时，NO的生成量很小，而温度在1300～1500℃时，NO的浓度大约500～1000ppm，而且随着温度的升高，NOx的生成速度按指数规律增加。因此，温度对热力型NOx的生成具有决定作用。根据热力型NOx的生成过程，要控制其生成，就需要降低锅炉炉膛中燃烧温度，并避免产生局部高温区，以降低热力型NOx的生成。
1.2燃料型NOx的生成
燃料型NOx的生成是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反应而生成的NOx，称为燃料型NOx 。燃煤锅炉中产生的NOx中大约75～90%是燃料型NOx，因此燃料型NOx是燃煤锅炉产生NOx的主要途径。挥发份N析出后仍残留在燃料中的氮化合物，被称为焦炭N。随着炉膛温度的升高及煤粉细度的减小(煤粉变细)，挥发份N的比例增大，焦炭N的比例减小。
1.3快速型NOx的生成
快速型NOx主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2分子发生反应，形成的CN、HCN，继续氧化而生成的NOx。因此，快速型NOx主要产生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区。
根据以上三种NOx的生成机理可知，NOx的生成主要与火焰中的最高温度、氧和氮的浓度以及气体在高温下停留时间等因素有关。在实际工作中,可采用降低火焰最高温度区域的温度、减少过量空气等措施,降低NOx的生成量。
2降低NOx排放量的方法分析
2.1锅炉负荷对NOx排放的影响
NOx排放浓度随锅炉负荷升高而降低。锅炉负荷提高 ，会引起氧量减少，抑制燃料型和热力型N0x的生成。同时锅炉负荷提高，意味着炉内燃烧温度水平的提高，将促进燃料型和热力型NOx生成。但显然温度提高引起的NOx增加量不抵氧量减少引起的NOx的减少量，所以总的趋势仍是减少的。锅炉负荷的影响，实际上是氧浓度、炉膛温度等多种因素的影响。锅炉负荷降低时炉膛温度也下降，一般情况下，当负荷降低不多时，运行氧量变化不大，因此NOx 的排放浓度也下降。
2.2运行氧量的影响
NOx的排放浓度与运行氧量成正比，运行氧量越大，则NOx的排放浓度越大。增加氧量也就增加了煤粉着火、还原区和燃烧区的氧量，造成了NOx排放浓度的升高。但降低氧量应该注意监视脱硫CO 表，不要产生较多的还原性的CO，以防止发生高温腐蚀和降低灰熔点引起结焦。
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2.3炉膛吹灰的影响
炉膛吹灰能提高炉膛的清洁程度，减小水冷壁的传热热阻，降低炉膛温度，炉膛温度降低也影响NOx的排放浓度同时降低。这也说明锅炉运行中还是存在一定量的热力型NOx。通过进行炉膛吹灰试验表明，负荷越高、锅炉连续运行时间越长，影响幅度越大，但NOx会随吹灰效果的消失逐渐恢复。
2.4配风方式对NOx 排放的影响
按照低氮燃烧降低 NOx 排放的原理，在相同负荷、保持总空气量不变的条件下，减少下层燃烧区域的氧量，同时增加上层燃烧区域的氧量，适当地分配空气，可以使得主燃烧区域为缺氧气氛，这样可以减少氮元素被氧化为NOx的可能性，即减少燃料型NOx 的生成；而上部燃烧区域为富氧气氛，降低了此区域的温度，进一步减少热力型NOx的生成，这样就抑制了总的NOx 生成量。
（1） AA层风门就地手动调节位置，在纯煤燃烧时为40%左右，煤气混时为60%左右。其AB层30%—45%之间调整，开大时降低上部烟温效果最佳，有效的降低屏过温度。
(2) 低氮燃烧方式NOx对O2的控制很敏感，建议氧量准确控制在一定的范围；
(3) G2不投用时对应的二次风风门尽可能关小，以燃烧器金属温度不超温为准，建议10%左右；
(4) 一次风喷口离着火点的距离黒区一般30cm为佳，一次风流量尽可能提高一般40000 m3/h。
(5) 锅炉低负荷运行煤量少时，一次风阻力小，导致二次风大多数从一次风走，使二次分压降低
3燃煤锅炉NOx燃烧优化
3.1氧量控制优化燃烧
过量空气系数的调整与控制是降低NOx排放浓度的有效措施。低氧燃烧能降低炉内燃烧温度 ，抑制并还原N0x，降低N0x排放。而从燃烧角度讲，增加氧量有利于飞灰燃尽，降低固体不完全燃烧热损失，但到一定值后，再增加氧量对降低未完全燃烧损失没有效果。而氧量增加会使排烟损失明显增加，造成锅炉效率降低。我们认为，将氧量控制在3％左右范围内较合理，此时NOx排放较低，锅炉效率也比较高。
3.2 SNCR充分反应优化
通过对不同喷射角度的调整和NOx排放结果比较，在平时操作中尽可能使旋转喷枪枪头朝下，增加反应时间，最终确定喷枪的喷射角度向下5°最佳。
锅炉炉膛温差不宜过大，过大时会导致NH₃还原反应不彻底，应避免。
反应温度，NO的还原需要在特定的温度提供热量下进行，反应温度过低，会造成NH₃的大量泄漏，
3.3提高SCR反应效率优化
SCR方法的基本原理与SNCR法基本一致，SCR法就是指在使用催化剂的条件下大大降低反应所需的温度，使得反应在320-380℃之间进行，从而将NH₃从锅炉折焰角上部和屏过后的烟气通道喷入，NH₃与烟气在氧气的共同作用，迅速将NO还原为水和氮气，炉膛的高温区域使用SNCR法，喷入还原剂还原NOx，在SCR中SNCR逃逸氨可以进一步还原NOx，要有效利用SNCR法，从而降低SCR装置NOx负荷，可以节省SCR中催化剂的使用量。
4结论
（1）对现煤气混烧锅炉，通过燃烧优化调整，能够减少NOx的生成，降低NOx排放浓度；
（2）试验表明，燃煤锅炉N0x排放量随锅炉负荷降低而增加；
（3）随着氧量增加，N0x排放浓度提高。氧量控制在3％左右是比较理想的运行工况，既有利于NOx排放浓度的降低，也有利于提高锅炉效率。
作者简介：
樊超（1971.8.），男，甘肃兰州人，大学专科。
论文作者:樊超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/16
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 温度论文; 浓度论文; 氧量论文; 燃料论文; 烟气论文; 《电力设备》2017年第21期论文;