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1、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NO、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900C多，而其它炉型的燃烧温 度要超过1100Co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
2、的温度 大多为800C至900C ,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4X75t/h+lX220t/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
3、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（还原区一浓相区）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 区一稀相区）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
4、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（1100C）一部分空气中的氮被氧化 生成热力型NOx，每增加100C ,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
5、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。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1.151.3左右，氧量为2.74.8左右，考虑漏风一般取4一5左 右。我厂5多，甚至个别炉6多。根据各炉情况氧量保持4.55。保持合理炉膛负压负压过大增加漏风量，炉膛负压大
6、减小烟气反应时间。建议炉膛 负压保持-5O-lOOPa左右。根据各炉情况给煤机处不返烟为宜。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。C, 增加化学不完全燃烧损失，建议床温控制在850-920C o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。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
7、料，#3、#4炉投运面饲。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 / ho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
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920-930C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900-920C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.床温900-920C炉膛负压V lOOPa料层差压保持11500Pa一次风量控制床温，二次风量占总风量65%燃烧调整方案4.床温940-950C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5.床温940-
9、950C炉膛负压-100Pa料层差压保持llSOOPa一次风量控制床温，二次风量占总风量60%根据不同方案#5炉NOx排放见附图：结论:从2014年12月4日11:00开始调整,#5炉负荷210-220T / h调整期间保持床温在940-950C和920-930C之间，炉膛温度 降低影响负荷2-5T / h左右。同时反料温度偏高炉膛温度25C左右， 炉膛调整抑制的NOx在反料器又可能重新生成，所以综合考虑床温控 制在 920-930Co上排二次风门全开，下排二次风门喷钙风管开50%、其余开30% , 二次风压比调整前增加1500Pa,二次风机挡板开。C由65%开至80%炉内石灰石脱硫方式，更喜
10、欢相对较高的整体和局部氧量；而低 氮过程，更希望亲近低氧环境。但无论对脱硫或是低氮来说，都不能 回避燃料的高效燃尽问题。过分的低氧，会降低低温过程燃料燃烧的 氧化速率，尤其是挥发分耗尽后的大颗粒，其燃尽率的降低更为明显， 带来飞灰和大渣含碳量的显著增加；太高的富氧，显然会使排烟损失 急剧增加。总体上，如果不统一起来综合考虑，一定会出现锅炉热效 率的大幅下降。他们的高效反应温度，其重合点大致为870920C, 这一点毋容置疑，矛盾的关键在于解决氧量控制和分配关系，解决好 氧量在炉内的均匀性，是提供好机会的要点。因为#5炉炉内喷钙，减排SO2指标，SO2和NOx两个指标控制 互为抑制，可考虑S02
11、指标在最高限运行控制，达到降低NOx的排放。2014年12月9日13： 30停止炉内喷钙后，NOx指标由356mg / m3 降至 314mg / m3,稳定在 280mg / m3 左右,最低 276mg / m3； 2014 年 12月9日22： 40炉内喷钙投运，NOx升至371mg/m3oCFB锅炉的一次风增加时，排烟温度定会升高，锅炉热效率显著 降低。#5炉只能用风量控制床温，而#3、#4锅炉安装有面饲给灰系 统（将电除尘一电场重新送入炉膛二次燃烧）对床温调节比较充裕, 从而对氧量和排烟温度加以调节控制。如果通过设备技改，如增加烟气再循环、二次风入炉位置选择等, 并密切配合床温床压的
12、调整，努力实现870920C最佳低氮温度环 境，并适。C的低氧运行条件来获得最终低氮效果。通过调整实验，#5炉NOx排放大约降低30-40mg/ m3,由原来 最高400多mg / m3,降到最高370mg / m3左右,一般在300 345mg / m3之间波动。停止炉内喷钙，脱硫塔正式投运后，按照这种调整 方式NOx排放还可大大降低，可到240270mg/m3。低氮燃烧，降 低NOx排放受到多种因素影响，如料层、漏风、飞灰循环倍率、煤质、煤的筛分、风量配比、氧量、司炉经验等，所以各相关技术人员应加 强技术交流，共同探讨低氮燃烧调整这个新课题，找到最优燃烧调整 方案。石IT住桐性有公司14
13、018 6900*:I ptcagr it5： 的仔&S：1吁标赫度厢玲度1吸成恂S02S02 折黄依度502 揶触率HCh: 稼度H0: 折董依度NOx 排靛章标况赢r惊宿律度/3m心3Kc/hK/h(ti01 -12-07 15H13 0813 341 19102 65104 699 33341 04347 8630 9990883 59M14-12-07 雨 113 08*571 298 39101 829 0346 43359 &31 6791432 8XJ14-12-OT f13 0813 161 18149 37“g 9!3 49335 85337 930 3790399 0D14-12-OT 顷13 0813 041 18185 12184 3916 68319 73318 6428
