機組低負荷期間如何降低爐膛出口氮氧化物含量

陳磊CHEN Lei

（中電投協鑫濱海發電項目籌建處，濱海224500）

0 引言

脫硝系統采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝方案，系統布置于省煤器之后，空預器之前，屬于高塵布置方式。在設計煤種及校核煤種、鍋爐最大工況（BMCR）、處理100%煙氣量條件下脫硝裝置脫硝率保證值大于80%，煙囪出口氮氧化物小于100mg/Nm3。我司鍋爐高負荷期間，脫硝系統正常投入運行，均可以達到該目標。由于火力發電廠調峰幅度較大，機組負荷低于500MW，脫硝反應器入口溫度較低，煙氣中含SOx繼續注入氨，那么在催化劑層會生成硫酸氫銨（NH4HSO4）。它會導致催化劑的微孔結構閉塞，性能下降；另外粘稠的硫酸氫氨極易和煙氣中的飛灰形成板結物造成空預器堵塞，影響機組安全運行。這種情況如果在短時間內能回到正常運行的高溫區，硫酸氫銨會分解，催化劑性能會恢復。但如果長時間停留在低溫區，或在短期內頻繁地陷入低溫區運行的話，即使再回到高溫區，性能也難以恢復，結果會使壽命縮短。因此，本裝置可正常使用的最低溫度，確定為能保證催化劑性能的280℃（啟動時270℃），絕不允許在280℃以下運行。我司熱工保護采取脫硝反應器入口溫度小于307℃，脫硝系統退出，造成出口氮氧化物偏高，最終導致環保指標達不到要求，致使公司造成不必要的經濟損失。

1 磨煤機不同層次的投停，對爐膛出口氮氧化物含量的影響

爐膛早期的燃燒區域及后期燃燒區域的溫度，對NOx生成及還原有著較大的影響，尤其后期燃燒及再燃燒區域溫度太低、太高均不利于NOx的還原，所以磨煤機不同層次的投停，可適當的控制爐膛燃燒區域的溫度。

通過以上實驗數據分析可以得：最佳選擇A、C、D磨運行。

表2 機組負荷500MW，爐膛出口氮氧化物含量

通過以上實驗數據分析可以得：同時考慮到A、B、C磨運行，容易引起后墻水冷壁懸吊管出口壁溫超溫和后墻水冷壁屏管出口壁溫溫度偏差較大。B、C、D磨運行在機組低負荷時候安全方面帶來較大的隱患。A、B、E磨運行，由于間隔兩臺磨煤機，同樣安全方面存在較大隱患。故選擇A、C、D磨運行方式較為合適。

1.1 二次風的配風對爐膛出口氮氧化物含量的影響

第一種配風方案：

表3

實驗前后爐膛出口氮氧化物含量對比：

表4 機組負荷400MW，爐膛出口氮氧化物含量

實驗前后爐膛出口氮氧化物含量對比：

表5 機組負荷500MW，爐膛出口氮氧化物含量

第二種配風方案：

表6

實驗前后爐膛出口氮氧化物含量對比：

表7 機組負荷400MW，爐膛出口氮氧化物含量

實驗前后爐膛出口氮氧化物含量對比：

表8 機組負荷500MW，爐膛出口氮氧化物含量

由試驗對比二次風配風兩種方案可得：第二種方案相對比較更好。

1.2 盡量降低煤粉細度，二次風合理配置，使煤粉達到分級燃燒，NOx的還原率也會有所提高

隨著煤粉細度的減小，煤粉揮發分析出速度與燃燒速提高，揮發分快速析出，使的原來的燃燒化學反應平衡受到破壞，平衡向著有利于析出更多的揮發分方向移動，從而達到一個新的平衡。同時意味著燃料中會有更多的含氮的功能團參加析出揮發分的反應，會生成較多以揮發分形式析出的氮。所以在燃燒過程中，隨著煤粉細度的減小，煤中的氮以揮發分氮形式析出的份額可能會增加，相反以焦炭形式析出的氮會減小。此外，煤粉燃燒時，粒徑越小，燃燒速率越快，氧氣的加速消耗，顆粒表面附件的氧氣分壓力降低越快，從而生成了大量的CO氣體，所以在燃燒過程中炭顆粒表面的還原氣氛隨之加強，從而使得部分以焦炭形式析出的燃料氮NOx被還原，從而得出煤粉細度越細，NOx的還原率也會有所提高。

2 以上說明可以得出以下建議

①機組低負荷時候，通知燃料，給鍋爐配煤適當減低揮發分，控制在三臺磨煤機運行情況下，每臺磨煤機的煤量在55t/h至75t/h左右，進而磨煤機可以很好的磨制出較多合格的煤粉；②機組低負荷時，磨煤機給煤量較小，故在磨煤機不震動情況下，適當加到磨煤機的液壓加載力；③適當控制磨煤機分離器轉速。

[1]陳敏.鍋爐燃燒系統運行優化調整.2011.

[2]DL/T831-2002，中華人民共和國電力行業標準[S].

[3]鍋爐設備與運行[M].中國電力出版社，2007.