（大庆市宏伟热电厂）
摘要：2014年宏伟热电厂对现有五台锅炉进行低氮燃烧的改造，以达到国家规定的环保要求，降低氮氧化物（NOx）的排放指标和排总放量，最大程度的减弱对环境的污染。经过运行调试与摸索，已能够有效控制NOx指标，但在既兼顾环保指标，又保证锅炉的安全经济运行方面，依然存在诸多问题需要探索。
关键词：低氮燃烧；氮氧化物；锅炉运行
1前言
近年来节能环保已成为经济发展与工业生产的必然趋势和基本要求，国家更是逐年对环保提出严格要求。宏伟热电厂采取引进低氮燃烧技术对现有五台燃煤锅炉（3台410t/h、2台220t/h）进行改造，根本目的是通过喷燃器的改造，降低烟气中氮氧化物的产生量及排放指标。
2低氮燃烧减少氮氧化物生成的机理
根据锅炉烟气氮氧化合物生成机理，影响氮氧化合物生成量的因素主要有：火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停留时间和煤的特性，而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面：1、降低火焰温度，防止局部高温；降低过量空气系数和氧浓度，使煤粉在缺氧的条件下燃烧。2、在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。
目前主要有以下几种形式：低过量空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环。我厂采用了空气分级低氮燃烧技术，是目前应用最广泛的低NOx燃烧技术，其主要原理是将燃烧所需的部分空气（SOFA风），从炉膛上部送入，使锅炉的主燃烧器区域处于还原性气氛并在主燃烧器与SOFA燃烧器之间形成一段“还原区”，抑制NOx的生成并还原已生成的NOx，降低锅炉氮氧化物的排放。空气分级低氮燃烧投入后，锅炉机组大大降低了氮氧化物排放，对于全厂的环保目标起到了至关重要作用。（下图为空气分级燃烧技术应用后炉膛内配风的分布图。）
3运行中NOx排放的影响因素
本文NOx排放分别以#1烟囱和#2烟囱进行统计和评判。#1烟囱集中了#1、#2、#3炉的排放烟气，#4、#5炉的排放烟气则通过#2烟囱排出。其中要求#1烟囱的NOx指标低于350mg/立方米，#2烟囱要求NOx指标低于420 mg/立方米。运行过程中发现仅仅通过低氮燃烧改造就彻底解决NOx超标问题是不够的，影响NOx排放浓度的因素有许多，运行人员需要做出准确判断和相应的调整才能保证排放量在规定范围内。
3.1煤质的影响
锅炉采用挥发分含量较大的褐煤，制粉系统采用风扇直吹式磨煤机 ，配用刮板链条给煤机。通常NOx排放浓度随着随着挥发分含量升高而降低，因为煤的燃烧特性能影响炉膛和燃烧器的设计，煤的挥发分高，着火性能好，锅炉可以选取较低的炉膛温度和煤粉气流着火温度，降低了燃料N的转换率，也降低了热力型NOx的生成量。煤的燃烧性能影响锅炉运行方式。挥发分高的煤容易着火和燃尽，运行中采用较低的过量空气系数，也会降低燃料N的转换率。煤的燃烧性能还强烈影响着着火过程和炉内氧量温度分布状况。挥发分多，煤粉着火提前，迅速燃烧的挥发分更多的消耗煤粉气流着火阶段的氧气，增强了煤粉气流低温燃烧阶段的还原性气氛，生成的NOx部分被还原，减少了炉膛出口NOx排放浓度。以上分析可以看出，对于我厂使用的褐煤，高浓度挥发分是有利于降低氮氧化物排放，但是运行中可以发现，煤质并不十分稳定，燃烧工况和锅炉负荷都会有较大的波动，造成氧量和炉膛温度都出现不稳的工况，导致NOx浓度增长甚至超过了规定排放量。
3.2氧量的影响
炉膛氧量对于氮氧化物浓度的影响。大量数据表明，所有影响因素中，炉膛内氧量及氧浓度分布对NOx浓度影响最明显最直接。锅炉的NOx的浓度测量值随着炉膛出口过量空气系数的增加而增加，低氮燃烧改造之前，不管是410t锅炉还是220t锅炉，氧量都通常控制在5%以内，但是低氮燃烧投入之后，为了制造相对缺氧的环境以抑制NOx的生成，需要降低炉膛氧量，目前主要控制在3%以内，甚至在锅炉燃烧较好的情况下，氧量会降低到1%以下，而当氧量超过4%，接近5%时，NOx将超过规定排放量。
3.3锅炉负荷的影响
锅炉负荷对NOx排放的影响。锅炉负荷的影响实际是氧浓度，炉膛温度等多种因素的综合影响。一般情况下，锅炉负荷降低不多时，炉膛氧量变化不大，炉膛温度下降也比较明显，因此NOx浓度也下降。大部分锅炉NOx排放浓度随着机组减少而减少。但对于我厂的锅炉，负荷的增加往往带来氧量的减少，NOx也就随之减少。
烟气排放连续监测小时平均值日报表
4低氮运行中存在的问题与采取的措施
新的运行周期到来，环保部门对于我厂NOx排放的监控更加严格，也进一步限制了NOx的排放标准，这也给运行人员提出了更艰巨的任务。下表为我厂在上一个运行周期中2月1日和2月2日#1烟囱烟气排放情况的统计，要求NOx排放浓度在350mg/m3以下。
由表可以看出，#1烟囱NOx排放浓度变化比较大，会出现连续几个小时超标，究其原因可能是煤质发生变化，使得燃烧工况变化，含氧量上升而导致氮氧化物排放超标。锅炉切换回粉系统，给煤波动减少，燃烧减弱，氧量上升同样会导致NOx超标。另外锅炉出现其他运行不稳的工况，运行人员对NOx监视不够，未能根据实际情况及时作出调整，以致超标。因此要求锅炉运行人员时刻关注NOx的排放，对于超标情况作好记录，并及时调整运行防止指标超标，并严格控制超标时间不能超过半小时。
低氮燃烧及NOx排放下降后必然会导致锅炉效率的下降，要寻找一个最佳平衡点，不能一味追求低NOx运行。锅炉运行人员在运行调整中，只要NOx不是太高，可以关小SOFA风，开大二次风，以提高燃烧效率。对于汽温偏低及甲乙侧汽温偏差大的情况，可以在煤质好时，SOFA风开大点，煤质差时，SOFA风开小点。有条件时应尽量使用下层燃烧器，用抬高喷燃器摆角的方法兼用二次风、SOFA风配比来调节汽温，有利煤粉燃尽，提高燃烧效率。同时降低炉膛、制粉系统漏风，冷风入炉会提高排烟温度，降低锅炉效率，增加氮氧化物的排放，有害无利。低负荷运行应适度增大燃烧区风量，以利煤粉燃尽，但是风量过大，会使炉膛温度降低，造成汽温偏低，这是由于低负荷炉膛温度自身偏低，风量过大，会进一步降低炉膛温度。高负荷可以适度降低燃烧区风量，以提高经济性，但是风量过小，炉膛出口温度升高，会造成排烟温度偏高，损失增加。因此运行人员找到平衡点和最佳工况对于锅炉经济和安全运行以及NOx指标的控制至关重要。
5结束语
环境问题已经是如今社会发展的热门话题和时刻影响我们生活的重要问题，因此着眼于本厂的实际情况，充分利用低氮燃烧技术，尽可能的降低氮氧化物的排放，同时保证机组的正常运行，运行人员需要在工作中尽职尽责，不断提升自身素质，加强对设备的监控，让锅炉环保、安全、平稳、经济的运行。
参考文献：
[1] 冯波，袁建伟，煤质因素对氮氧化物生成影响的分析，华中理工大学学报（2013），106-108
[2] 任建兴等，火电厂氮氧化物的生成与控制，动力工程（2011），105-110
论文作者:高革臣
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/5
标签：锅炉论文; 炉膛论文; 浓度论文; 氧化物论文; 温度论文; 氧量论文; 烟囱论文; 《电力设备》2016年第9期论文;