低氮燃烧 - 图文

小型循环流化床锅炉低氮燃烧分析

穆国栋

中国火电厂大气污染物排放标准已于二零零四年一月一日生效。随着更严格的氮氧化物排放限制要求，燃烧设备的设计必须还要考虑如何在保证燃烧效率的同时降低氮氧化物的排放。循环流化床(CFB)锅炉的NOx排放比起传统的煤粉炉和炉排炉要低很多。这主要是由于循环流化床锅炉床温一般情况下为约900多度，而其它炉型的燃烧温度要超过1 100度。此外，循环流化床锅炉采用分级燃烧也有效地降低了NOx的生成。如果对氮氧化物排放有更加严格的要求则可以通过在循环流化床锅炉中使用选择性非催化还原(SNCR)技术来进一步降低氮氧化物的排放。在循环流化床锅炉的旋风分离器中，烟气的温度大多为800度至900度，烟气在分离器中有较长的停留时间而且喷入的氨与烟气的混合很好。在分离器的入口喷入适量的氨，烟气与喷入的氨会有良好的混合以及充分停留时间，氨与烟气中的NOx反应实现脱氮的目的。

石家庄高新热电厂4×75t/h+1×220t/h锅炉为循环流化床锅炉，为了减少锅炉烧煤对大气环境的污染，满足环保部门对烟气排放的要求，今年对五台锅炉增加烟气脱硫和脱销装置，（脱硝选择用选择性非催化还原法SNCR脱硝工艺，还原剂采用尿素），实现烟气达标排放，减少环境污染。

随着更严格的NOx排放要求和降低脱销系统尿素使用量增加经济效益的目的，根据我厂流化床锅炉的工况，考虑如何在保证燃烧效率的同时降低氮氧化物的排放是锅炉燃烧调整的新课题。

我们要充分利用循环流化床锅炉燃烧温度低、温度场均匀性好、污染物初始排放浓度低的特点，将燃烧所需的空气量分成两级送入锅炉进行燃烧，使第一级燃烧（还原区－浓相区）内过剩空气系数小于1，燃料先在缺氧的条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，从而抑制热力NOx的生成。同时，缺氧燃烧产生的CO、CH4、H2、HCH等还原剂与NOx进行反应，抑制燃料NOx的生成。在二级燃烧区（燃尽区－稀相区）内，成为富氧燃烧区，此时空气量多，一些中间产物被氧化成NOx，但是与常规相比燃烧温度较低，生成NOx量不大，总的NOx生成量是减少的。

低氮燃烧主要是通过加强电厂锅炉运行管理和技术指导。 氮氧化物主要是通过三种路经形成的：热力型、快速型、及燃料氮。

传统燃料中像油和煤等含有氮化合物。在燃烧过程中一部分氮化合物中的氮被氧化生成燃料型NOx。这是锅炉排放的NOx的主要部分，占总排放的约90％。在高温情况下(1 100。C)一部分空气中的氮被氧化生成热力型NOx，每增加100度，燃烧反应增加6－7倍。。然而，由于循环流化床锅炉的低温燃烧特性，在循环流化床锅炉中产生的热力型NOx非常少。此外，循环流化床锅炉采用分级燃烧也有效地降低了NOx的生成。

只有在燃用气体燃料的超低NOx燃烧器中，控制快速型NOx才比较重要。

考虑Nox生成特点及我厂流化床锅炉工况和运行调整习惯，相关技

术人员经过多次研究和讨论，同时咨询和调研周边同类机组运行情况，根据存在的问题，借鉴摸索低氮燃烧的调整方法，减少脱销还原剂尿素使用量，增加企业效益，并确保锅炉环保排放指标为目标进行如下改进作为燃烧调整实验的依据。采用不同运行方式获取实验数据，找到最佳运行调整方式达到即保证燃烧效率又降低氮氧化物的目的。 1. 低过量空气燃烧

减少烟气中过氧量，可抑制NOx的生成。流化床锅炉过剩空气系数为1.15—1.3左右，氧量为2.7—4.8左右，考虑漏风一般取4—5左右。我厂5多，甚至个别炉6多。根据各炉情况氧量保持4.5—5。 2. 保持合理炉膛负压

负压过大增加漏风量，炉膛负压大减小烟气反应时间。建议炉膛负压保持-50---100Pa左右。根据各炉情况给煤机处不返烟为宜。 3. 保持低床温运行

流化床锅炉可降低NOx生成是其炉型优点，床温高生成NOx就多，可通过降低床温来控制NOx的排放量。但降低床温增加CO的溶度，增加化学不完全燃烧损失，建议床温控制在850—920度。 4. 增加二次风量占比

煤中的N的燃烧在NOx中占很大比例，在浓相区减少一次风量，使此处缺氧燃烧，抑制NOx生成，同时增加二次风量，尤其上排二次风量分级燃烧。因为炉内喷钙由炉膛下二次风口进入，调整时考虑炉内喷钙正常。 5. 提高炉料循环倍率

根据锅炉负荷适当保持高料层差压运行，提高炉料循环倍率。#1炉尽量多投二次返料，#3、#4炉投运面饲。

6. 锅炉负荷不能太低，75T／h锅炉负荷不低于45T／h，220T／h锅炉不低于150T／h。负荷过小上述第4，5项不好实现。

“总体统一”原则

实验强调的是高效燃烧与降低NOx过程的高度统一。作为流化床锅炉运行的一般原则，务必要遵循“一次风主调料层温度确保床温，二次风补充氧量紧跟负荷”这一基本要领。在可以降低一次风率的情况下，提高二次风率增强分级效果，无论对燃尽率提高、炉内减缓磨损、提高煤质适应性、保证炉效，或者对提高石灰石脱硫效果、增强降低NOx能力、改善循环流化状态，都十分有益。

高新热电#5炉为UG－220/3.82－M型 CFB锅炉，于2005年8月31日投产发电，运行正常、平稳，是我厂主力炉，以此作为调整实验对象做如下方案 燃烧调整方案1.

床温920－930度 炉膛负压＜－100Pa 料层差压保持12000Pa 一次风量控制床温，二次风量占总风量50％ 燃烧调整方案2.

床温900-920度 炉膛负压＜－100Pa 料层差压保持11500Pa 一次风量 控制床温 ， 二次风量占总风量60％ 燃烧调整方案3.