燃煤220MW机组降低NOx排放燃烧技术

浅谈燃煤220MW机组降低NOx排放燃烧技术电力工业燃煤机组现状我国的电力工业在建国以来飞速发展。我国未来很长一段时间内仍将以燃煤发电厂为主。我国是以煤炭为主要一次能源的国家，煤电在发电中的主导地位在短期内难以改变，煤炭的直接燃烧造成的环境污染问题日益突出。按照目前的排放控制水平，预计到2020年我国氮氧化物的排放量将达到2363～2914万吨，超过美国成为第一大氮氧化物的排放国。对氮氧化物的认识及其危害形成酸雨的原因之一；参与光化学烟雾的形成；与二氧化碳一样，引起温室效应；破坏臭氧层。结合我厂情况降低NOx排放途径：主要通过锅炉低NOx燃烧系统改造和干法净化技术（燃煤锅炉排烟中氮氧化物净化控制技术分为湿法和干法两种技术）来降低NOx排放目的：保证锅炉不发生高温腐蚀，保证较高的锅炉效率情况下，降低NOx的排放。一、燃烧系统改造1）改造采用低NOx一次风煤粉燃烧器，采用的水平浓淡煤粉燃烧技术，经分流隔板后分别形成两股浓、淡煤粉气流。浓煤粉布置炉内烟气温度高的向火侧，浓煤粉具有着火温度低、火焰温度高的特点，保证了煤粉火焰的良好稳定性。淡煤粉气流在水冷壁附近形成了比普通燃烧器强的多得氧化性气氛。共5层20只一次风煤粉燃烧器，喷口周围保留适当大小的周界风风量，燃烧器采用四角大风箱结构设计。2）燃尽风系统将燃烧所需的空气量分成两级送入炉膛，燃料先在富燃料条件下的主燃烧区域燃烧，氧气和N反应速度有所减低，在还原性气氛中大量含氮基团与NO反应，提高了NO向N2的转化率，降低了NO在这一区域的生成量（停留时间一般控制在0.6～1s以上）。燃尽风由四角下行垂直大风道引出。两层共8只摆动式燃尽风喷口，相隔约2000mm，最下层一次风距最上层一次风距离约3000mm。燃尽风量占总空气量约为25%，各层燃尽风喷口均为摆动式二次风喷口，可同时水平和垂直摆动，垂直摆动角度为+15°、-15°；水平摆动角度为+10°、-10°。3）4号炉燃尽风风道设计方案采用了哈尔滨工业大学研制的水平浓淡风煤粉燃烧器，改造后低负荷稳燃负荷达到了额定负荷的40%，由原来的130MW降至90MW，达到了国内一流的标准，在运行中节约了大量的助燃油，锅炉效率得到了很大的提高，水冷壁及过热器结焦得到了明显的缓解；同时减少了NOx的排放，显著降低了对大气的污染。虽然经过改造后NOx排放量有所降低，但离环保要求仍有一定的差距。因此希望通过组织合理的燃烧，和加装尾部烟道脱硝设备来进一步减少NOx的排放。二、加装尾部烟道脱硝设备：干法净化技术⑴选择性催化还原法（SCR法）原理：使用适当的催化剂，在一定的温度下，以氨作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化成无害的氮气和水蒸汽。4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O8NH3+6NO2→7N2+2H2O催化剂不同，反应所需温度也不一样。以二氧化钛为载体的钯、铂催化剂，所需的反应温度为300～400℃，而以焦炭为催化剂，反应温度为100～150℃。目前，日本93%的氮氧化物净化设施是采用SCR法，运行着的装置超过300套。此法具有净化率高（可达85%以上），工艺设备紧凑，运行可靠性高，氮气放空，无二次污染等等特点，但此法存在投资与运行费用较高、消耗氨液、氮氧化物不能回收等不足之处。（京能采用此方法）日常调整对降低NOX的影响一、燃烧调整对NOx排放影响1、配风方式对NOx排放影响1）在保证炉膛出口氧量为3.4左右时，通过调整各层二次风风量分配，考察了二次风分配方式为均等、倒塔、束腰、正塔配风方式下的NOx排放及锅炉效率。在采用倒塔配风方式情况下NOx排放浓度最高，正塔配风方式次之。⑵均等配风方式NOx排放浓度最低，为286.84mg/m3，修正后的锅炉热效率为92.24%。由于燃料燃烧区域分散，氧气供入适中，NOx排放浓度较低，结果最为合理。而采用倒塔配风方式并不是最理想的降低NOx排放浓度配风方式。保证炉膛出口氧量为3.4%时，配风方式对NOx及锅炉热效率影响如图4.1所示。图4.1配风方式对NOx及锅炉热效率的影响2、氧量对NOx排放及锅炉热效率的影响⑴在采取均等配风条件下，调整炉膛出口氧量分别为3.95%、3.35%、2.38%和2.2%，观察其对NOx排放浓度及锅炉效率的影响。⑵当炉膛出口氧量为2.38%时NOx排放浓度最低，为287.73mg/m3，此时效率为92.34%。当氧量较低时，整个炉膛燃烧区域内空气化学当量比降低，有效抑制了NOx的生成，同时由于燃尽风布置方式较为合理，对锅炉效率影响不大。炉膛出口氧量对NOx及锅炉热效率影响，3、磨煤机组合方式对NOx排放及锅炉热效率的影响⑴由于锅炉机组3台磨即可带满负荷，2台磨备用，煤质较差时投运4台磨煤机。因此运行时，磨煤机组合方式较多，当磨煤机组合方式分别为ABC、BCD、ABCD、ABCE、ABD和ABE时，考察了其对NOx排放及锅炉效率的影响。⑵当磨煤机投运方式为ABC时，NOx排放浓度最低，为295.98mg/m3，此时煤粉燃烧区域与燃尽风投入区域距离较远，充分发挥了燃尽风的空气分级作用，使煤粉在还原性气氛下可保持较长的燃烧时间，有效抑制了NOx的生成。磨煤机组合方式对NOx及锅炉热效率的影响结论⒈在各配风方式情况下，均等配风方式效果最好，NOx排放浓度可稳定在287mg/m3，锅炉热效率不受影响。2、在不同磨煤机组合方式下，ABC组合较为理想，NOx排放浓度为296mg/m3，ABD次之；BCD组合NOx排放浓度最高。3、试验期间，所有工况都可保证在380mg/m3以下，较改前的688mg/m3降低幅度为45%～60%之间。4、锅炉热效率较改前平均提高1%，很好地达到了低NOx燃烧系统改造的预期目标。运行方式的几点建议尽量采用均等配风方式，二次风风门开度控制在30%～50%，在投运一次风上下的二次风喷口可开度较大，但一般不超过50%开度。燃尽风下层喷口开度应保证在80%～100%左右，保证充分供风燃尽，上层喷口开度可控制在50%以上。一次风流量应控制在合理的范围，在满足制粉出力的条件下，不宜过高，入磨一次风风量控制在75～80t/h为宜。应尽量保持机组在低氧运行方式下运行，炉膛出口氧量（低温再热器前）维持在2.4～3.0%以下，NOx排放浓度能保证在300mg/m3左右。虽然通过调整燃烧方式能够降低NOx的排放量，但是离环保要求还有很大差距，要想大幅度的降低NOx排放量，必须进行较大的改进，例如在烟道尾部加装烟气脱销装置等等。而且《排污费征收使用管理条例》的实施也会大大促进企业对设备进行改造。谢谢！