淺談樂電對于降低NOx排放的綜合優化措施

崔 健

（浙能樂清發電有限責任公司 浙江樂清 325609）

1 鍋爐設備概況

浙江浙能樂清發電有限責任公司一期2臺600MW鍋爐為超臨界參數變壓運行、螺旋管圈直流爐、單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構Π型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐，鍋爐尾部煙道布置兩臺三分倉容克式空預器。

鍋爐由上海鍋爐引進ALSTON超臨界技術提供，型號為SG-1913/25.4-M956。鍋爐汽包標高71850mm，爐膛寬度為18816mm，爐膛深度17696mm，寬深比為1.06:1。鍋爐燃燒系統配中速磨、冷一次風機、正壓直吹式制粉系統，配6臺HP1003磨煤機，R75=25%(高負荷時5臺磨運行，1臺備用)。24只低NOx同軸直流式燃燒器(LNCFS)分6層布置在四角，切向燃燒。燃燒器的上部設有SOFA風，以降低爐內NOx的生成量。過熱器汽溫通過煤水比調節和兩級噴水來控制。再熱器汽溫采用燃燒器擺動調節，再熱器進口連接管道上設置事故噴水。

2 分離燃盡風SOFA對NOx排放的影響

按照空氣分級燃燒降低NOx排放的原理，在機組負荷、總空氣量不變的前提下，增加燃盡風的送風量可以降低NOx的排放。

鍋爐共有5層燃盡風噴嘴，自下而上分別為ABCDEF，正常情況下，鍋爐額定負荷時開啟4層燃盡風，燃盡風總流量約為480t/h左右。SOFA風量對NOx排放濃度的影響，如下表所示。

由表可知，相同等的鍋爐負荷條件下，NOx排放濃度隨著SOFA風量的降低而逐漸增大，SOFA風量減少一半，NOx排放濃度增加152mg/Nm3，增加幅度達48%，說明SOFA風量對NOx排放有顯著的影響。

但由于低NOx燃燒導致爐膛火焰中心上移，鍋爐低NOx燃燒會對鍋爐運行經濟性產生不利影響，其中最為顯著的是飛灰含碳量的升高。而當SOFA風量減小，對鍋爐效率和再熱器減溫水量有顯著的有利影響，SOFA風量減少50%，鍋爐效率提高0.257%（其中主要影響的是飛灰含碳量），再熱器減溫水由43.56t/h減少到10.48t/h。發電煤耗可分別降低0.9g/kW·h和1.23g/kW·h。

綜上所述，SOFA風量不能單純一味的為了降低NOx排放濃度而增加過大，亦不能為了一味的提高鍋爐效率而大量減少SOFA風量，綜合考慮SOFA風量應當為正常風量的75%左右較合適。

3 氧量對NOx排放的影響

從NOx的生成機理可以知道，爐膛氧量對NOx的排放有重要的影響。氧量高，NOx生成量大；氧量少，NOx的生成量少。

在SOFA風量不變的條件下，通過改變爐膛氧量進行NOx排放測試。氧量對NOx排放濃度的影響，如下表所示。

由表可知，NOx排放量隨著爐膛氧量的增大而增加，在高氧量時增幅更大。如果以3.23%爐膛氧量為基準，爐膛氧量增加到3.73%時，NOx排放濃度增加50mg/Nm3，增幅16%，而爐膛氧量降低到2.25%時，NOx排放濃度下降15mg/Nm3，降幅5%。為了減少NOx的排放，在保證燃料充分燃燒的情況下，應盡量減少爐膛氧量。

1#、2#爐目前在正常運行時，爐膛氧量基本控制在3%左右，在此爐膛氧量基礎上提高氧量會導致NOx排放濃度大幅增加，而降低氧量會減少NOx排放濃度，不過幅度有所減小。提高爐膛氧量有利于降低飛灰含碳量和排煙溫度，但是與低氧量燃燒相比，鍋爐效率并不具有優勢。

綜上所述，鍋爐正常運行時在氧量控制在3%左右的前提下，可再適當的降低氧量，綜合考慮應保持2.5%～3%爐膛氧量運行較為合適。

4 煤種及鍋爐負荷對NOx排放的影響

煤種的變化對NOx的排放濃度有較大的影響：容易著火燃盡的煤，NOx排放濃度低；含氮量高的煤，NOx排放濃度高。

本廠燃用較普遍的兩種煤種為神混和優混，其中神混的含氮量較低，低位發熱量較高，燃燒特性較好。燃用神混煤可以顯著降低NOx排放濃度，也可以顯著提高鍋爐效率。煤種變化時，爐膛溫度、減溫水量等均沒有大幅度的變化。即選擇煤種時，需盡量燃用低含氮量的、易著火的神混煤。

低負荷時，由于爐膛溫度降低，在相同爐膛氧量的條件下，NOx排放濃度會有所降低。但隨著爐膛氧量的升高，NOx排放濃度增加，爐膛氧量由3.26%升高到5.29%，增幅可達75%。低負荷與高負荷相比，雖然排煙溫度有大幅下降（17℃左右），但飛灰含碳量增加約1倍，鍋爐效率總體上呈降低趨勢，主要下降因素在于固體未完全燃燒損失和散熱損失。

綜上所述，含氮量越低、易著火的煤種能有效降低NOx排放，對于負荷的高低，由于氧量的變化而使得生成NOx量的變化。綜合考慮，對于本廠來說盡量使用神混類型的煤種及保持高負荷的運行均能降低NOx的排放，使得達到國家環保的要求。

5 結語

近年來，我國電力行業迅速發展，火電機組裝機容量逐年劇增，氮化物的污染問題日趨嚴重，根據新頒布的國家環保標準，火電廠的NOx排放濃度必須控制在100mg/Nm3以下，這就要求電廠必須采取有效的措施來減少NOx的排放量。目前我廠除了加裝了尾部煙道脫銷裝置（SCR裝置），還利用燃燒的運行調整來降低NOx的生成量如：利用增加5層分離燃盡風SOFA風量；適當降低運行鍋爐的氧量。綜合考慮，在選擇煤種方面盡量燃用含氮量低、易著火的神混煤；盡量保持高負荷的運行時間；建議SOFA風量應為當前正常風量的75%左右較為合適；控制鍋爐的氧量保持在2.5%～3%左右。自從該綜合優化措施實施以來，公司的NOx排放濃度不僅達到國家環保標準，而且正常運行時均能保持75mg/Nm3左右。下一步，公司進行超低排放的改造工程，屆時NOx的排放濃度將有望達到50mg/Nm3以下。