淺談樂電對于降低NOx排放的綜合優(yōu)化措施

崔 健

（浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司 浙江樂清 325609）

1 鍋爐設(shè)備概況

浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司一期2臺600MW鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行、螺旋管圈直流爐、單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐，鍋爐尾部煙道布置兩臺三分倉容克式空預(yù)器。

鍋爐由上海鍋爐引進(jìn)ALSTON超臨界技術(shù)提供，型號為SG-1913/25.4-M956。鍋爐汽包標(biāo)高71850mm，爐膛寬度為18816mm，爐膛深度17696mm，寬深比為1.06:1。鍋爐燃燒系統(tǒng)配中速磨、冷一次風(fēng)機(jī)、正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺HP1003磨煤機(jī)，R75=25%(高負(fù)荷時(shí)5臺磨運(yùn)行，1臺備用)。24只低NOx同軸直流式燃燒器(LNCFS)分6層布置在四角，切向燃燒。燃燒器的上部設(shè)有SOFA風(fēng)，以降低爐內(nèi)NOx的生成量。過熱器汽溫通過煤水比調(diào)節(jié)和兩級噴水來控制。再熱器汽溫采用燃燒器擺動調(diào)節(jié)，再熱器進(jìn)口連接管道上設(shè)置事故噴水。

2 分離燃盡風(fēng)SOFA對NOx排放的影響

按照空氣分級燃燒降低NOx排放的原理，在機(jī)組負(fù)荷、總空氣量不變的前提下，增加燃盡風(fēng)的送風(fēng)量可以降低NOx的排放。

鍋爐共有5層燃盡風(fēng)噴嘴，自下而上分別為ABCDEF，正常情況下，鍋爐額定負(fù)荷時(shí)開啟4層燃盡風(fēng)，燃盡風(fēng)總流量約為480t/h左右。SOFA風(fēng)量對NOx排放濃度的影響，如下表所示。

由表可知，相同等的鍋爐負(fù)荷條件下，NOx排放濃度隨著SOFA風(fēng)量的降低而逐漸增大，SOFA風(fēng)量減少一半，NOx排放濃度增加152mg/Nm3，增加幅度達(dá)48%，說明SOFA風(fēng)量對NOx排放有顯著的影響。

但由于低NOx燃燒導(dǎo)致爐膛火焰中心上移，鍋爐低NOx燃燒會對鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不利影響，其中最為顯著的是飛灰含碳量的升高。而當(dāng)SOFA風(fēng)量減小，對鍋爐效率和再熱器減溫水量有顯著的有利影響，SOFA風(fēng)量減少50%，鍋爐效率提高0.257%（其中主要影響的是飛灰含碳量），再熱器減溫水由43.56t/h減少到10.48t/h。發(fā)電煤耗可分別降低0.9g/kW·h和1.23g/kW·h。

綜上所述，SOFA風(fēng)量不能單純一味的為了降低NOx排放濃度而增加過大，亦不能為了一味的提高鍋爐效率而大量減少SOFA風(fēng)量，綜合考慮SOFA風(fēng)量應(yīng)當(dāng)為正常風(fēng)量的75%左右較合適。

3 氧量對NOx排放的影響

從NOx的生成機(jī)理可以知道，爐膛氧量對NOx的排放有重要的影響。氧量高，NOx生成量大；氧量少，NOx的生成量少。

在SOFA風(fēng)量不變的條件下，通過改變爐膛氧量進(jìn)行NOx排放測試。氧量對NOx排放濃度的影響，如下表所示。

由表可知，NOx排放量隨著爐膛氧量的增大而增加，在高氧量時(shí)增幅更大。如果以3.23%爐膛氧量為基準(zhǔn)，爐膛氧量增加到3.73%時(shí)，NOx排放濃度增加50mg/Nm3，增幅16%，而爐膛氧量降低到2.25%時(shí)，NOx排放濃度下降15mg/Nm3，降幅5%。為了減少NOx的排放，在保證燃料充分燃燒的情況下，應(yīng)盡量減少爐膛氧量。

1#、2#爐目前在正常運(yùn)行時(shí)，爐膛氧量基本控制在3%左右，在此爐膛氧量基礎(chǔ)上提高氧量會導(dǎo)致NOx排放濃度大幅增加，而降低氧量會減少NOx排放濃度，不過幅度有所減小。提高爐膛氧量有利于降低飛灰含碳量和排煙溫度，但是與低氧量燃燒相比，鍋爐效率并不具有優(yōu)勢。

綜上所述，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)在氧量控制在3%左右的前提下，可再適當(dāng)?shù)慕档脱趿浚C合考慮應(yīng)保持2.5%～3%爐膛氧量運(yùn)行較為合適。

4 煤種及鍋爐負(fù)荷對NOx排放的影響

煤種的變化對NOx的排放濃度有較大的影響：容易著火燃盡的煤，NOx排放濃度低；含氮量高的煤，NOx排放濃度高。

本廠燃用較普遍的兩種煤種為神混和優(yōu)混，其中神混的含氮量較低，低位發(fā)熱量較高，燃燒特性較好。燃用神混煤可以顯著降低NOx排放濃度，也可以顯著提高鍋爐效率。煤種變化時(shí)，爐膛溫度、減溫水量等均沒有大幅度的變化。即選擇煤種時(shí)，需盡量燃用低含氮量的、易著火的神混煤。

低負(fù)荷時(shí)，由于爐膛溫度降低，在相同爐膛氧量的條件下，NOx排放濃度會有所降低。但隨著爐膛氧量的升高，NOx排放濃度增加，爐膛氧量由3.26%升高到5.29%，增幅可達(dá)75%。低負(fù)荷與高負(fù)荷相比，雖然排煙溫度有大幅下降（17℃左右），但飛灰含碳量增加約1倍，鍋爐效率總體上呈降低趨勢，主要下降因素在于固體未完全燃燒損失和散熱損失。

綜上所述，含氮量越低、易著火的煤種能有效降低NOx排放，對于負(fù)荷的高低，由于氧量的變化而使得生成NOx量的變化。綜合考慮，對于本廠來說盡量使用神混類型的煤種及保持高負(fù)荷的運(yùn)行均能降低NOx的排放，使得達(dá)到國家環(huán)保的要求。

5 結(jié)語

近年來，我國電力行業(yè)迅速發(fā)展，火電機(jī)組裝機(jī)容量逐年劇增，氮化物的污染問題日趨嚴(yán)重，根據(jù)新頒布的國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，火電廠的NOx排放濃度必須控制在100mg/Nm3以下，這就要求電廠必須采取有效的措施來減少NOx的排放量。目前我廠除了加裝了尾部煙道脫銷裝置（SCR裝置），還利用燃燒的運(yùn)行調(diào)整來降低NOx的生成量如：利用增加5層分離燃盡風(fēng)SOFA風(fēng)量；適當(dāng)降低運(yùn)行鍋爐的氧量。綜合考慮，在選擇煤種方面盡量燃用含氮量低、易著火的神混煤；盡量保持高負(fù)荷的運(yùn)行時(shí)間；建議SOFA風(fēng)量應(yīng)為當(dāng)前正常風(fēng)量的75%左右較為合適；控制鍋爐的氧量保持在2.5%～3%左右。自從該綜合優(yōu)化措施實(shí)施以來，公司的NOx排放濃度不僅達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，而且正常運(yùn)行時(shí)均能保持75mg/Nm3左右。下一步，公司進(jìn)行超低排放的改造工程，屆時(shí)NOx的排放濃度將有望達(dá)到50mg/Nm3以下。