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燃煤电厂锅炉氮氧化物调整的影响分析

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摘要:论文从NOX的危害入手,阐述了NOX的生成机理,介绍了影响燃煤电厂NOX的生成量的因素,重点阐述了针对降低NOX生成量的所采取的技术措施。

关键字:NOx;锅炉燃烧

1前言

面对日益严峻的环境问题,电力企业立足行业自身,对环保排放提出了更高的要求。燃煤电厂生产过程会形成大量的氮氧化物,烟气中的氮氧化物排入大气后,在大气的催化反应中可形成硝酸,在雨雪天气的作用下,形成酸雨,造成环境污染,对人体健康有直接危害。因此,燃煤电厂锅炉氮氧化物调整的影响因素是电厂面临的一个重要课题。

2煤燃烧过程中NOx形成机理及影响因素

2.1NOx的危害:

首先,NOX会与空气中的水分、NH3发生反应生成硝酸盐,同时,硝酸盐可以在大气中漂流到几千里地以外的地方,受地球引力的作用沉积到地面。它的直接后果是会造成土壤板结,阻止了土壤的透气性和渗水性,会造成农作物的大量减产。其次,当NOX与碳氢化合物共存于大气中时,在紫外线的照射下发生光化学反应,产生所谓的光化学烟雾。光化学烟雾能使植物组织机能衰退,生长受阻,落叶落果,造成作物产量下降。同时,也会破坏大气环境,严重危害人类健康,恶化人类赖以生存的环境。

2.2NOx的生成机理:

热力型NOx:空气中氮气在高温下氧化而生成的NOx,在温度足够高时,可占20%。由于总反应:

N2+O2→2NO

是吸热反应,升温有利于生成NO;相反,降温会使热力型NOx的形成受到明显抑制。

燃料型NOx:燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而成的NOx,可占60%~80%以上。

快速型NOx:燃烧时空气中的氮和燃料在的碳氢离子团反应生成的NOx,约占5%。

2.3电厂NOx生成影响因素:

影响NOx的生成主要有以下几个方面的因素:

(1)总风量

总风量越大,炉膛火焰中心燃烧越充分,火焰中心温度越高,热力型NOx生成量越大。

(2)SOFA风口与主燃烧区距离的变化

二次风与炉膛差压过高,使锅炉火焰中心上移,火焰中心温度升高,热力型NOx生成量大。二次风与炉膛差压过低,火焰中心下移,燃料过早充分燃烧,燃料型NOx生成量大。通过SOFA风门开度的调整,可有效降低NOx排放,但以锅炉效率的降低(0.4%)为代价,SOFA风在较大的开度范围内(45%-100%),修正后SCR进口NOx降低,最终下降约58mg/Nm3。

(3)煤质变化

煤中含氮量越高,燃料型NOx生成量越多。反之减少。

(4)制粉系统运行方式

启磨时当给煤机下煤约1分30秒后,NOx会快速上升,达到峰值,当煤量达到35t/h时,NOx开始下降,直至稳定;停磨时,给煤机断煤约1分30秒后,NOx开始下降。煤在燃烧过程中,供氧量越多,NOx的生成量就越多,供氧量越少,形成高温还原区,NOx生成量减少。启、停磨时,磨的入口风量保持在60t/h以上,当给煤量较少时,进入炉膛燃烧的煤粉浓度相对较低,形成富氧燃烧,使得NOx生成量快速上升。当给煤量达到35t/h左右时,燃烧器煤粉浓度较高,原先的富氧燃烧就变成了缺氧燃烧,NOx的生成量就会减少。因此启磨后或停磨时,应减少给煤机少于35t/h的运行时间,特别是高负荷时。

运行下层磨时,火焰中心与燃尽风有一定的距离,可控制二次风开度,使火焰分层,形成缺氧区与富氧区,从而控制燃料型NOx的生成。运行上层磨时,火焰中心与燃尽风距离有限,火焰中心较为集中,难以区分缺氧区与富氧区,燃料型与热力型NOx生成量均较大。

(5)一、二次风配比

总风量一定时,一次风过大,二次过小,将会推迟燃烧,减少燃料型NOx的生成;一次风过小,二次风过大,燃料将会提前燃烧,增加燃料型NOx的生成。

3原因分析

经抽样调查并进行数据分析,NOx生成量较大主要有以下几点原因:

(1)总风量调整不及时。在负荷变化时,运行人员调整不及时,总风量失调过大,导致热力型NOx生成量过大。

(2)SOFA风口与主燃烧区距离调整不当。燃尽风刚性不足,导致燃料型NOx生成量过多。

(3)煤质差。由于配煤掺烧影响,煤中含氮量过高,导致燃料型NOx生成量过多。

(4)制粉系统运行方式不合理。制粉系统运行偏上,炉膛热量过于集中,燃料型与热力型NOx生成量均较大。

(5)一、二次风配比不当。一、二次风配比不合适,一次风压过低,导致燃料型NOx过早生成。

通过分析,确认出四点要因,根据燃煤电厂的生产现状,制定相应的技术措施,进一步降低脱硝反应器入口NOx含量。

4控制NOx排放的技术措施

针对要因进行分析,制定措施如下:

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总风量调整不及时,应优化总风量自动调整特性曲线,加减负荷过程中自动调整缓慢时增加设定值偏置,及时将参数回调。

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