火電廠減少氮氧化物生成的措施與分析

韓宇

摘要：減少氮氧化物生成量一直是火電廠中重要的研究方向之一，低排放對于環(huán)境保

與人們身體健康都有著很大的好處。本文針對火電廠中降低生成方面，提出嚴格控制爐膛溫度、空氣合理分級、煤粉濃淡分離三項措施，并進行進一步的分析。

關(guān)鍵詞：火電廠；低排放；控制爐膛溫度；空氣合理分級；煤粉濃淡分離

Abstract: Reducing the nitrogen oxide has been one of the important research directions for the thermal power plant, and low emissions is good for the environment protection and peoples health. Aiming at reducing theproduction in the power plant, this paper puts forward three measures of strictly controlling the furnace temperature, grading the air and separating the coal between dense and thin, and further does the analysis.

Key words: power plant; low emission; control chamber temperature; air grading; pulverized coal dense thin separation

中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

的危害

在我國，空氣中的含量相對較高，在空氣中氧化并與水蒸氣結(jié)合形成酸雨是其最大的危害之一。酸雨不僅會腐蝕建筑物、破壞森林，威脅人們的生活環(huán)境，還會引起一系列的疾病，如呼吸道炎癥等。此外，是劇毒物質(zhì)，達到一定濃度會使人中毒，威脅人們的安全，同時還會形成光化學(xué)污染。因此，控制的生成勢在必行?；痣姀S作為的重要來源之一，有必要進行技術(shù)革新。

的生成機理

在火電廠燃料燃燒過程中，不可避免會生成。其中，根據(jù)生成原理的不同主要分為三種：熱力型、快速型、燃料型。

2.1 熱力型

熱力型的生成主要是因為鍋爐爐膛中溫度過高，導(dǎo)致空氣中的氮氣與氧氣反應(yīng)生成。其主要方程式為：

2

由氮氧的化學(xué)性質(zhì)可知，當溫度超過1500K時，生成的量將會呈指數(shù)上升趨勢，因此，控制溫度是減少熱力型的最有效方法。一般熱力型生成量較大，占總生成量的20%左右。

2.2 快速型

快速型的生成機理至今為止仍未完全解決，一般可認為是氮與碳氫離子團在氧濃度較低的情況下發(fā)生反應(yīng)，生成?？焖傩驮谝话闱闆r下生成量很少，僅有5%左右，控制快速型的生成只需提供充足氧氣，減少中間產(chǎn)物HCN、NH、CH等中間產(chǎn)物的生成即可。

2.3 燃料型

燃料型的生成主要是由于煤中一般含有0.5%—2%的氮，在燃燒時燃料中的氮會與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成。燃料型生成量往往很大，占總生成量的75%—80%左右?？刂迫剂闲偷年P(guān)鍵在于控制氧氣比例，燃料在缺氧狀態(tài)下燃燒往往會生成較少的燃料型。

嚴格控制爐膛溫度

爐膛溫度與的生成有著很緊密的聯(lián)系，經(jīng)研究表明，溫度超過1500K時，生成的量與爐膛溫度的關(guān)系近似呈指數(shù)曲線，也就是說一旦爐膛溫度過高，生成的量將會達到一個驚人的高度，對環(huán)境及人身健康方面的危害十分嚴重。因此，嚴格控制爐膛溫度是減少熱力型生成量的最重要措施。

控制爐膛溫度可分為預(yù)防和運行期間調(diào)節(jié)兩個方面。保證換熱器表面清潔是預(yù)防爐膛超溫的有效手段之一，在換熱器表面清潔的條件下，換熱器能夠正常工作，爐膛中燃料燃燒產(chǎn)生的熱量能夠被及時帶走，因此爐內(nèi)不會超溫，熱力型能夠得到較好的控制。因此，應(yīng)對水冷壁、過熱器等受熱面定期檢修，避免水冷壁結(jié)渣、過熱器積灰結(jié)垢等現(xiàn)象。此外，選用高揮發(fā)分的煤種也能夠有效預(yù)防爐膛超溫，揮發(fā)分較高的煤受熱后能夠產(chǎn)生大量可燃氣體，有助于燃燒，因此能夠在較低的溫度下穩(wěn)定燃燒，有利于降低爐膛溫度，防止熱力型生成。

在鍋爐運行期間，采用加快煙氣流速、乏汽回爐等方法也能夠有效調(diào)節(jié)爐膛溫度，降低熱力型的生成。

空氣合理分級

空氣合理分級是低燃燒技術(shù)的核心，這不僅能夠降低熱力型的生成，也能夠降低燃料型的生成?？諝夂侠矸旨壱呀?jīng)逐漸應(yīng)用于國內(nèi)外新建或新改造的電站中，對于保護環(huán)境，降低排放量有著很大的貢獻。

空氣合理分級主要體現(xiàn)在水平方向上的分級，其實質(zhì)在于通過合理的結(jié)構(gòu)達到延緩空氣與燃料混合時間的目的，使燃料在燃燒過程中形成富燃料區(qū)和富氧區(qū)。

由于燃料與空氣的混合被推遲，在靠近燃燒器噴嘴的區(qū)域氧氣量較少，形成富燃料區(qū)，此時燃料濃度很高，氧氣含量低，燃燒區(qū)域呈現(xiàn)還原性氣氛，燃料中的氮得不到氧氣的氧化，無法形成，因此可有效減少燃料型的生成量；在離燃燒器噴嘴較遠的區(qū)域燃料與過量空氣混合燃燒，形成富氧區(qū)，由于燃料濃度較低，空氣過量，燃料燃燒生成的熱量較少，冷空氣較多，因此該區(qū)域的溫度較低，遠遠低于1500K，因此生成的熱力型量很低，達到減少熱力型生成量的目的。

煤粉濃淡分離

煤粉濃淡分離作為一項較新的技術(shù)已經(jīng)在電廠中有所應(yīng)用，WR型火焰燃燒器就是利用了煤粉濃淡分離，達到了減少生成、穩(wěn)定燃燒等目的。

煤粉濃淡分離也是控制生成的一項重要措施，其原理類似于空氣分級。以WR型火焰燃燒器為例，煤粉經(jīng)過彎管處由于慣性分離成濃淡兩股氣流，上部為濃煤粉氣流，下部為淡煤粉氣流。濃煤粉氣流燃燒時形成富燃料區(qū)，呈現(xiàn)還原性氣氛，能夠有效抑制燃料型的生成；淡煤粉氣流燃燒時形成富氧區(qū)，溫度較低，能夠有效抑制熱力型的生成。

總結(jié)

氮氧化物的低生成量與低排量一直是火電廠的重要課題之一，由于快速型生成量極小，可以忽略不計，本文主要研究控制熱力型和燃料型的措施。嚴格控制爐膛溫度能夠從根本上減少熱力型；空氣合理分級通過控制空氣的配比來同時減少熱力型和燃料型；煤粉濃淡分離則是通過控制煤粉配比來形成富氧區(qū)和富燃料區(qū)，減少熱力型和燃料型的生成。因此，通過嚴格控制爐膛溫度、空氣合理分級、煤粉濃淡分離三項措施能夠很好地達到降低火電廠生成量的目的，有效地保護了環(huán)境和人們的身體健康。

參考文獻

樊泉桂 鍋爐原理