張青松

（廣東粵電云浮發(fā)電廠有限公司，廣東 云浮527328）

0 設(shè)備簡(jiǎn)介

云浮發(fā)電廠B 廠#3、4 爐是東方鍋爐廠DG420/13.72-Ⅱ2 型135MW的燃煤汽包鍋爐。采用兩套中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，燃燒器為直流式，四角切圓燃燒，在下層一次風(fēng)噴口中間設(shè)有點(diǎn)火小油槍，上、中層一次風(fēng)中間的二次風(fēng)噴口設(shè)有點(diǎn)火大油槍。

1 氮氧化物的危害

在燃料的燃燒過(guò)程中， 氮氧化物的生成是燃燒反應(yīng)的一部份：燃燒生成的氮氧化物主要是NO 和NO2，統(tǒng)稱為NOx。 大氣中的NOx 溶于水后會(huì)生成為硝酸雨，酸雨會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)廣泛的危害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，如:腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備；破壞露天的文物古跡；損壞植物葉面，導(dǎo)致森林死亡；使湖泊中魚(yú)蝦死亡；破壞土壤成分，使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡；飲用酸化物造成的地下水，對(duì)人體有害。NOx 還對(duì)人的身體健康有直接損害，NOx 濃度越大其毒性越強(qiáng)， 因?yàn)樗子趧?dòng)物血液中的血色素結(jié)合，造成血液缺氧而引起中樞神經(jīng)麻痹。

排放量：2010 年，全國(guó)氮氧化物排放量為1852.4 萬(wàn)噸，比上年增加9.4%。 其中， 工業(yè)氮氧化物排放量為1465.6 萬(wàn)噸， 比上年增加14.1%， 占全國(guó)氮氧化物排放量的79.1%； 生活氮氧化物排放量為386.8 萬(wàn)噸，比上年減少5.2%，占全國(guó)氮氧化物排放量的20.9%；其中交通源氮氧化物排放量為290.6 萬(wàn)噸， 占全國(guó)氮氧化物排放量的15.7%。

2 治理應(yīng)對(duì)方法比較

為了實(shí)現(xiàn)清潔燃燒，降低燃燒中NOx、排放污染的技術(shù)措施可分為兩大類：一類是爐內(nèi)脫氮，另一類是尾部脫氮。

2.1 爐內(nèi)脫氮爐內(nèi)脫氮就是采用各種燃燒技術(shù)手段來(lái)控制燃燒過(guò)程中NOx 的生成，又稱低NOx 燃燒技術(shù)。

2.2 尾部脫氮

尾部脫氮又稱煙氣凈化技術(shù)，即把尾部煙氣中已經(jīng)生成的氮氧化物還原或吸附，從而降低NOx 排放。 煙氣脫氮的處理方法可分為：催化還原法、液體吸收法和吸附法三大類。

2.3 技術(shù)比較

爐內(nèi)脫氮與尾部脫氮相比，具有應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效等優(yōu)點(diǎn)。 各種低NOx 燃燒技術(shù)是降低燃煤鍋爐NOx 排放最主要也是比較成熟的技術(shù)措施。一般情況下，這些措施最多能達(dá)到50%的脫除率。當(dāng)要進(jìn)一步提高脫除率時(shí)， 就要考慮采用尾部煙氣脫氮的技術(shù)措施，SCR 和SNCR 法能大幅度地把NOx 排放量降低到200mg/m3， 但它的設(shè)備昂貴、運(yùn)行費(fèi)用較高。 即使采用煙氣凈化技術(shù)，同時(shí)采用低NOx燃煤技術(shù)來(lái)控制燃燒過(guò)程N(yùn)Ox 的產(chǎn)生， 以盡可能降低化設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。 治理大氣污染成為十分迫切的任務(wù)。 隨著環(huán)保要求的不斷提高， 研究適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的低成本的低NOx 燃燒技術(shù)具有良好的前景。

3 抑制NOx 的生成可采取的措施

3.1 降低鍋爐峰值溫度。

3.2 降低氧濃度（即降低過(guò)量空氣系數(shù)）。

3.3 在爐膛中設(shè)立還原區(qū)， 利用在燃燒區(qū)中燃燒生成的烴根CHi 和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C 和CnHm 等，將NO 的還原成N2。 在OFA層與SOFA1、SOFA2 燃盡風(fēng)之間設(shè)有一個(gè)5 米高的還原區(qū)。

將燃料送入燃燒區(qū)，燃料在燃燒區(qū)燃燒生成NOx ，還原區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)小于1.0(α＜1.0)，具有很強(qiáng)的還原性氣氛，在燃燒區(qū)生成的NOx被還原；在燃盡區(qū)供給一定量的空氣（稱為燃盡風(fēng)），保證從還原區(qū)出來(lái)的未完全燃燒產(chǎn)物燃盡。 將整個(gè)爐膛燃燒區(qū)劃分為主燃區(qū)、還原區(qū)和燃盡區(qū)。 各區(qū)域出口過(guò)量空氣系數(shù)目標(biāo)值為： 主燃區(qū)出口α=0.9～1.0，還原區(qū)出口α=0.8～0.9，燃盡區(qū)出口α=1.167。

4 低NOx 燃燒技術(shù)特點(diǎn)

4.1 煤粉高效燃盡

煤粉較高效燃盡、防結(jié)渣及高溫腐蝕的特性。 首先通過(guò)在爐膛的不同高度布置底部二次風(fēng)、上部OFA 和空間分離的SOFA，將爐膛分成三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分：燃燒區(qū)，NOx 還原區(qū)和燃盡區(qū)。在每個(gè)區(qū)域合理的控制各自的過(guò)量空氣系數(shù)，這種改進(jìn)的空氣分級(jí)方法通過(guò)優(yōu)化每個(gè)區(qū)域的過(guò)量空氣系數(shù)， 在有效降低NOx 排放的同時(shí)能最大限度地提高燃燒效率；其次運(yùn)行當(dāng)中三層一次風(fēng)采用正寶塔方式調(diào)整，即下層給粉機(jī)出力最大、中層次之、上層最小，相當(dāng)于提高了煤粉燃盡高度及NOx 還原高度，有利于提高鍋爐燃燒效率及降低NOx 的排放水平。

4.2 低NOx 燃燒

低的NOx 燃燒排放特性，通過(guò)設(shè)立主燃區(qū)、還原區(qū)和燃盡區(qū)，通過(guò)采用上下可調(diào)燃盡風(fēng)噴口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)按需供風(fēng)和降低爐膛出口煙溫偏差，實(shí)現(xiàn)了鍋爐低NOx 的燃燒排放。

4.3 分離燃盡風(fēng)SOFA

分離燃盡風(fēng)SOFA 還具有較好的降低爐膛出口煙溫偏差特性，采用對(duì)SOFA 的水平擺動(dòng)調(diào)整，有助于降低爐膛出口兩側(cè)煙溫偏差而導(dǎo)致的過(guò)熱器及再熱器壁溫偏差的作用。

低NOx 燃燒技術(shù)無(wú)任何運(yùn)行成本， 它不僅實(shí)現(xiàn)鍋爐的超低NOx排放，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了鍋爐高效穩(wěn)燃、防結(jié)渣、防高溫腐蝕、在工業(yè)化應(yīng)用中取得了的效果。

5 燃燒調(diào)整

我廠#3、4 機(jī)組的容量為135MW，在采用低氮燃燒技術(shù)前的氮氧化物大概650mg/m3左右，為保證NOx 的達(dá)標(biāo)排放，必須根據(jù)上述方法原理進(jìn)行在不同的負(fù)荷下進(jìn)行調(diào)整。

5.1 當(dāng)#3、4 爐帶80MW 及以下負(fù)荷時(shí)， 要求保持SOFA1、SOFA2 風(fēng)門(mén)開(kāi)度在30%，40%，二次風(fēng)分風(fēng)門(mén)開(kāi)度為25%，周界風(fēng)分風(fēng)門(mén)開(kāi)度為60%，二次風(fēng)箱風(fēng)壓50PA 以上。

5.2 當(dāng)#3、4 爐帶90～110MW 負(fù)荷時(shí)，要求保持SOFA1、SOFA2 風(fēng)門(mén)開(kāi)度在40%，50%，二次風(fēng)分風(fēng)門(mén)開(kāi)度為40%以上，周界風(fēng)分風(fēng)門(mén)開(kāi)度為80%，二次風(fēng)箱風(fēng)壓100PA 以上。

5.3 當(dāng)#3、4 爐帶110MW 負(fù)荷以上時(shí)，要求保持SOFA1、SOFA2 風(fēng)門(mén)開(kāi)度在60%，70%，二次風(fēng)分風(fēng)門(mén)開(kāi)度為50%以上，周界風(fēng)分風(fēng)門(mén)開(kāi)度為90%，二次風(fēng)箱風(fēng)壓150PA 以上。

鍋爐燃燒調(diào)整在保證安全的前提下盡量降低氧量運(yùn)行，增、減負(fù)荷時(shí)要保持氧量的穩(wěn)定，同時(shí)啟、停制粉系統(tǒng)時(shí)要特別注意冷風(fēng)門(mén)的開(kāi)度，防止大量的空氣進(jìn)入爐膛。 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷帶80MW 及以下時(shí)，根據(jù)燃燒情況，可適當(dāng)停運(yùn)部分給粉機(jī)運(yùn)行，并關(guān)閉相應(yīng)的一次風(fēng)。另外運(yùn)行當(dāng)中巡檢人員加強(qiáng)對(duì)各臺(tái)爐的爐底水封檢查，除塵水封擋板要關(guān)閉嚴(yán)密，防止冷空氣進(jìn)入爐膛。

數(shù)據(jù)整理：

各負(fù)荷工況對(duì)應(yīng)的NOX 情況：

機(jī)組的負(fù)荷 80MW 以下90～110MW 110MW 以上

SOFA2 開(kāi)度（%）（上層） 40 50 70

SOFA1 開(kāi)度（%）（下層） 30 40 60

#3 爐氧量（A/B） 2.3/2.6 2.1/2.3 1.8/2.0

#4 爐氧量（A/B） 2.9/2.7 2.3/2.6 2.0/2.2

脫硫凈煙氣氧量（平均值）6.67 5.1 4.9

NOx 平均值 368mg/m3303mg/m3309mg/m3

通過(guò)改變的燃燒器頂部?jī)蓪覵OFA 風(fēng)風(fēng)量來(lái)改變NOx 生成值， 隨著SOFA 風(fēng)開(kāi)度增大和氧量的減小，NOx 呈減小的趨勢(shì)。

另外，鍋爐產(chǎn)生的NOx 主要為燃料型，占70%左右，也就是說(shuō)，燃料中的氮元素含量對(duì)鍋爐產(chǎn)生NOx 影響很大，氮元素含量越高，生成的NOx 濃度越高。 燃燒調(diào)整期間入爐部分煤工業(yè)分析如下：

單煤：

煙煤30（粵電56）：揮發(fā)分29.75%、硫1.40%、低熱5102 Kcal/kg

煙煤28（毓騏海）：揮發(fā)分28.27%、硫0.95%、低熱4989 Kcal/kg

煙煤28（新達(dá)江）：揮發(fā)分28.00%、硫0.92%、低熱4757 Kcal/kg

混合后（三種煤1：1：1）：

混合后：揮發(fā)分28.67%、硫1.09%、低位熱值4949 Kcal/kg

6 結(jié)語(yǔ)

采用上述措施后云浮B 廠#3、4 爐由未調(diào)整前的NOx 排放量約650mg/m3降至400mg/m3左右，雖然Nox 排放量有一定程度的下降，但仍未達(dá)到最新的Nox 排放量200mg/m3以下的環(huán)保要求， 我廠還將采用尾部脫氮SCR 技術(shù)進(jìn)一步降低氮氧化物， 但采用了低氮燃燒技術(shù)后可以降低化設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。另外#3 爐飛灰在3.2 至4.5 之間波動(dòng)，#4 爐飛灰在2.17 至4.12 之間波動(dòng)， 飛灰排放量未見(jiàn)明顯提高。 鍋爐效率能保持在91.5%-92%左右。

［1］王林榮.云浮發(fā)電廠#3、4 爐降低氮氧化物調(diào)整方案[Z].2014.

［2］陳卓衛(wèi).云浮發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行規(guī)程（修訂）[Z].2012.