燃煤电厂锅炉脱氮浅谈

电力18讯：    作者：许跃军

摘要：在社会发展到今天，环保越来越显得重要。减少 NOx 排放是燃煤电厂尤其位于或靠近大都市的一个燃眉之急。对于燃煤机组，约 75% 的 NOx 是"燃料 型NOx"(燃料中氮的氧化)，25% 的 NOx 是"温度型NOx"(空气中的氮分解和氧化) 。本文简要介绍燃煤电厂降低氮氧化合物的基本方法，以供燃煤电厂脱硫脱氮之借鉴。
关键词：脱氮工艺　浅谈
     1　概述
     国华北京热电分公司技改工程安装4台410t/h燃煤锅炉、2台200MW双抽汽轮发电机，1999年12月两台机组相继投入发电运行。为满足北京市愈来愈严格的环保要求，减少烟气中SO2、NOX的排放，利用德国政府贷款，随同ABB汽轮发电机组在＃2机组同步安装一期石灰石／石膏石湿式烟气脱硫装置，用以处理＃3、4炉尾部排放烟气，工程于2000年10月正式投入运行；利用多方融资方式在＃1机组2001年起安装二期石灰石／石膏湿式烟气脱硫装置，用以处理＃1、2炉尾部排放烟气，工程于2003年10月正式投入运行。目前各项脱硫指标均已达到或超过北京市环保指标。
但是随着2008年北京奥运会的日益临近，及北京市政府对方圆50公里发电厂NOX的排放量即将实施重罚制度的出台，国华北京热电厂及所属的国华股份有限公司为了股东权益最大化和国华北京热电厂及其员工的生存，一期脱氮项目目前已提到日程上来，计划于2005年＃1炉大修期间脱氮工程启动。
     1.1　锅炉额定参数
我公司4台锅炉均为哈尔滨锅炉有限责任公司生产。按燃用大同煤设计、计算的额定参数如下：
锅炉型号HG-410/9.8-YM15；
额定蒸发量410h/t；
额定主汽温度540℃；
额定主蒸汽压力9.8MPa；
锅炉一次风进风热风温度315℃；
锅炉一次风进风冷风温度为环境温度；
锅炉一次风温度160℃；
锅炉二次风温度315℃；
锅炉排烟温度为135℃；
由于改烧神华与准格尔混煤，解决锅炉结焦的问题，相应某些参数发生了变化。根据运行的情况和需要对锅炉的风管进行了改进：一次风管由原Φ530加大为Φ630mm，三次风管由Φ219mm加粗为Φ426mm。这样加大了一次冷风温度调节的范围，增加了制粉系统停止时炉膛的进风能力。
     1.2　锅炉燃烧系统介绍
各炉配备有两套中间储仓式钢球滚桶磨煤机的制粉系统，两套制粉系统共用一个粉仓。各炉粉仓之间及#1、2炉和#3、4炉之间可通过齿索输粉机送粉。磨煤机型号MG350.600-I，出力45t/h左右（运行经验），排粉机为离心式，型号M5-29-11 NO20D。锅炉为四角喷燃布置，热风送粉。各角喷口由下向上为下二次风、一层一次风、次下二次风、二层一次风、次上二次风、三层一次风、上二次风、OFA风、三次风。各一次风火嘴有周界风。三次风管接有三次热风，在排粉机停止后开启。四角二次风大挡板投入自动，用于控制一次风压。一次风箱AB侧各有一温度测点，其温度控制分别由各侧一次风冷、热挡板协调完成。两侧一次热风由热风环行风道各侧引出，两侧一次冷风分别由两送风机出口引出。
     2　燃煤电厂降低氮氧化合物有两种基本方法
(1) 燃烧调整，通过改造低氮燃烧器，辅以较好的还原性气氛，降低氮氧化合物的产生。
(2) 二次调整，通过在锅炉尾部烟道加设脱氮装置，降低氮氧化合物的产生。
(3) 燃料在炉膛内燃烧产生氮氧化物，主要以一氧化氮形式存在，极少部分（5％）生成二氧化氮。燃料燃烧后的烟气自烟筒排放后与空气中的氧反应生成二氧化氮，二氧化氮与空气中的水蒸气反应生成腐蚀性硝酸，即酸雨。
影响一氧化氮生成的主要因素是燃料中氮含量、炉膛温度、炉膛氧量。
     3　燃烧调整脱氮方法及应用
燃料与氧气充分混合燃烧，降低炉膛出口过量空气系数。采用燃料分层燃烧、二次风辅助燃烧的常规燃烧方式可以达到此项要求，这也是低氮燃烧器所必须具备的条件。过量空气系数的降低，受到燃用神华煤高挥发分易点燃易结焦的负面影响，这种负面影响强烈要求炉膛必须保持一定的过量空气系数，即较好的氧化气氛，降低大焦块的产生。脱硫与脱氮在炉膛内都达到标准要求是一对尚不能完好调和的矛盾。
采用烟气循环，及降低一次、二次风压，即所谓的低氧燃烧，目的是尽量使燃料中的氮保持游离状态，或生成氮气，而不生成一氧化氮或二氧化氮。这显然与燃用神华煤降低炉膛结焦的措施相左。
一种有效的"燃料型 NOx"减排机制是要在燃烧区域减少氧的补给。NOx 减排的另一个同等有效的技术是，通过偏置炉膛中的空气和燃料，使炉膛中的燃烧空气和燃料垂直分级。
锅炉中 CO 水平表示燃料是如何有效地燃烧。CO 通常是在富燃料区中产生。因此，通过降低供氧量减少 NOx和提高效率的努力可能导致比较高的CO。一个最佳的折衷方案是维持 CO 和 NOx 的合理水平。当然改造锅炉燃烧系统决不是轻