降低NOx论文

降低NOx论文（共6篇）

降低NOx论文 篇1

丈水泥窑丈NOx来自两丈个方面, 丈在窑内高温丈煅烧状况下, N2和O2反应生成NOx, 而在分解炉内, 含氮燃料在1000~1100℃时氧化, 生成NOx。

为减少NOx排放, 可降低熟料煅烧温度, 采用一次、二次减排措施, 三者结合会取得较好效果。

降低熟料煅烧温度, 相应减少NOx的生成量。主要有:

(1) 改善熟料煅烧程序。

(2) 优化生料、熟料化学成分。

(3) 安装窑自动化控制系统。

(4) 调节入窑物料的化学和物理性能以改善生料的易烧性。

一次措施一般少量或不增加费用, 所增加的费用取决于工艺措施的状况。

要减少NOx一次措施是在分解炉内设置还原带, 燃料在此燃烧, 相应减少NOx生成。其具体措施是分解炉上二级预热器物料分料进入分解炉。

二次措施主要有SNCR、SCR等。

F.L.S的选择性无催化还原 (SNCR) NOx, 能够将已生成的NOx降低80%。该系统设置氨水储库, 输氨泵及喷氨喷头, 以及灵活调节氨水控制系统, 以减少氨水用量。此项技术已在世界各地推广应用。

选择性催化还原 (SCR) 仍需氨水, 由于催化剂效率高, 需氧量少, 喷氨水的量也少。此外, 还可在收尘装置内设置, 既可收尘还可减少NOx排放, 如F.L.S的CataMAX系统。

SO2排放与原燃料内含硫量、工况等条件有关, 若原料含有硫化物, 在预热器内温度达500~600℃时, 原料内的硫化物分解, 生成SO2与烟气、粉尘一起进入生料磨系统。生料磨内的生料能吸收烟气中所含SO2量的50%~60%。

F.L.S D-SOx专利系统, 从分解炉直接将含fCaO粉尘烟气送至已生成SO2的上部预热器, 通过fCaO吸收SO2, 此举可吸收30%的SO2。该措施简单, 预热器出口温度增加, 热耗增加, 但原料内所含硫化合物成分变化, 较难控制。

二次措施是向已生成SO2预热器喷Ca (OH) 2, 能减少60%的SO2排放。

水泥厂采取二次措施减少NOx和SO2需要安装设备, 在设备安装前, 应采取下述步骤:

·工艺检查和优化

改变设计 (若需)

增设二次减排技术

通过上述步骤, 经充分研究, 确定具体减排措施。

摘要：降低熟料煅烧温度减少NOx排放, 采用一次、二次减排措施, 或三者结合减少NOx排放。一次措施是在分解炉内设置还原带, 燃料在此燃烧, 分解炉上二级预热器物料分料进入分解炉。二次措施为:选择性无催化还原 (SNCR) NOx, 能够将已生成的NOx降低80%。选择性催化还原 (SCR) 催化剂效率高, 可在收尘装置内设置, 既可收尘还可减少NOx排放。若原料含有硫化物, 在预热器内, 500600℃时, 原料内的硫化物分解, 生成SO2与烟气、粉尘一起进入生料磨系统。生料磨内的生料能吸收烟气中所含SO2量50%60%。二次措施是向已生成SO2预热器喷Ca (OH) 2, 能减少60%SO2排放。

如何降低焦炉燃烧废气中的NOx 篇2

焦炉煤气可燃成分达90%以上, 主要是H2、CO和CH4, 含N2为3%~7%, 燃烧速度快, 火焰短而亮, 温度高, 辐射能力强。在燃烧过程中不可避免地要产生NOx, 生成机理主要有以下三种。

1. 温度热力型NOx

热力型NOx源于燃烧过程空气中的氮气被氧化。NOx的生成由如下一组链式反应来说明, 其中原子氧主要来源于高温下O2的离解。

由于原子氧和氮分子反应需要很大的活化能, 只有在燃烧火焰的下游高温区, 才能发生O2的离解, 生成NOx, 所以燃烧温度对温度热力型NOx生成有决定性的作用。

2. 含氮组分燃料型NOx

燃料型NOx是指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化还原反应而生成的NOx, 控制燃料型NOx的生成主要是降低α值。

焦炉燃烧废气中生成的NOx基本是温度热力型的。

3. 碳氢燃料快速型NOx

快速型NOx主要是由燃烧中间产物HCN经过一系列复杂反应而氧化生成。快速型NOx生成速度快, 对温度的依赖程度较低。

快速型NOx是碳氢燃料在富燃条件下 (α<1) 快速反应生成的, 其生成条件就是碳氢类燃料分解产生较多的活性CHi自由基, 与氮气反应生成中间产物HCN。其生成位置为火焰内部。

二、控制NOx生成的措施

1. 废气循环

烟气循环是目前使用较多的低NOx燃烧技术。在空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉膛, 或者渗入一次风或二次风中。因烟气的吸热和对氧气的稀释作用会降低燃烧速度和炉内温度, 故抑制了热力型NOx的生成。烟气循环法特别适用于含氮量低的燃料。经验表明, 烟气再循环量一般控制在10%-20%, 若超过30%, 则会降低燃烧效率, 降氮效果最高达25%。如采用废气循环技术的焦炉, 当立火道温度高于1350℃, 用焦炉煤气加热时的NOx生成量以NO2计由1300mg/m3下降至800mg/m3以下。

2. 分段加热

分段加热一般是只用空气分段, 或空气和贫煤气分段供给加热。据报导, 德国Dilingern厂的6.25m捣固焦炉, 分三段供空气和贫煤气, 火道温度1350℃ (未加校正值) , 基本用贫煤气加热, 1周左右短时换用1次焦炉煤气加热, 其NOx月平均为290~310mg/m3, 无废气循环。Dilingern厂的生产实践说明, 在无废气循环的条件下, 采用分段加热技术, 在很大的程度上可以实现我们需要的结果, 也就是我们为了环保采取的相关措施, 从而降低NOx浓度的。

3. 选用含氮量低的燃气

根据含氮组分燃料型NOx生成机理可以得出, 选用含氮量低的燃气, 选择焦炉煤气脱硫脱氰效率高的工艺, 可以有效地控制此类型的NOx生成。

4. 降低火道温度

降低火道温度, 从而降低NOx浓度。资料表明, 焦炉加热燃烧废气中NOx浓度与焦炉立火道温度有关。当火道温度1200~1250℃时, 焦炉废气中NOx浓度不明显, 温度高于1300℃时, NOx明显增加。当火道温度由1300℃升至1350℃时, 温度±10℃, 则以NO2计的NOx±30mg/m3左右。

三、分段加热与废气循环相结合

2012年10月1日实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》 (GB 16171-2012) 对氮氧化物排放提出了严格的要求, 对于已经建成的、投产使用的焦炉, 无法改造成分段加热的形式, 只能通过降低火道温度, 降低加热煤气含氮量、调整空气过剩系数等措施调节, 对于单一使用焦炉煤气加热的焦炉, 烟道废气很难持续稳定达到800mg/m3以下, 而使用高炉煤气加热的焦炉, 烟道废气中NOx含量会明显低于焦炉煤气加热的焦炉。

通过分析, 新建焦炉采用废气循环与分段加热相结合措施, 燃烧室采用废气循环与分段加热的结构, 用贫煤气和空气分段供给, 一般对炭化室高7m和7m以上的焦炉分三段供气, 使α在0.7~0.8之间。由于分段供空气, 焦炉煤气加热时, 使燃烧过程基本上在供氧不足的条件下进行, 以降低燃烧温度, 使温度热力型NOx显著降低。另外, 对含氮组分燃料型NOx, 由于燃烧过程中O2不足, 降低了NOx的转化率, 从而实现了降低焦炉燃烧废气中氮氧化物浓度的目的。同时加大废气循环量, 可充分发挥其两者措施的叠加效果, 有效降低焦炉烟道废气中氮氧化物含量。实验表明, 用分段加热与废气循环相结合, 当废气循环量为43%时, 燃烧废气中NOx浓度为313mg/m3。而将废气循环量由43%降至12%时, 则NOx浓度上升为520mg/m3。

四、分段加热与废气循环相结合措施的应用

在我们的研究中可以发现, 在我们实践中加热空气中掺混30%烟道废气, 这在很大程度上直接降低了α值, 与此同时我们发现增加了气体流量, 减少了上升气流在燃烧高温区的停留时间, 这一结果的发现具体有现实的意义。用焦炉煤气之所以废气中NOx浓度高, 是由于1.焦炉煤气燃烧时燃烧温度高, 温度热力型NOx量增加; (2) 焦炉煤气中有含氮组分以及CH4和Cm H n等, 在燃烧过程中这些组分都会增加废气中的NOx生成量。这就是我们在实践中对于如何降低其效值, 很有实践的操作意义, 可以在我们省的实践中予以实施。

结论与建议

焦炉煤气燃烧产生的氮氧化物主要为温度热力型, 因此, 实现焦炉煤气低氮氧化物燃烧可以采用的技术主要有:废气循环、分段加热、选用含氮量低的燃气和降低火道温度等, 在新建焦炉设计结构和工艺方面建议采用分段加热与废气循环相结合的技术。

摘要：氮氧化物能通过一系列复杂化学变化形成光化学烟雾、酸雨, 损害人和动物健康, 引起土质酸化, 破坏生态环境。燃气在焦炉立火道燃烧时, 会生成氮氧化物NOx, 按其生成的机理分有温度热力型、碳氢燃料快速型和含氧组分燃料型三种。本文介绍了在焦炉操作中可采用废气循环、分段加热、选用含氮量低的燃气和降低火道温度等措施降低NOx的生成量, 并着重介绍对于新建的独立焦化企业采用分段加热与废气循环相结合的技术的优越性。

降低NOx论文 篇3

广东珠海金湾发电公司3号机和4号机是600MW超临界燃煤机组, 锅炉为螺旋管圈直流炉, 单炉膛、四角切圆燃烧, 采用低NOx同轴燃烧系统 (LNCFS-III型) 。配6层制粉系统及7层燃尽风 (5层SOFA (分离燃尽风) +2层CCOFA (紧凑燃尽风) ) 。脱硝装置为高灰型选择性催化还原烟气脱硝 (SCR) 工艺, 催化剂层数按2+1模式布置, 初装2层预留1层, 结构为平板式。

1 锅炉NOx排放现状

脱硝系统投入运行时, SCR最低连续喷氨温度为314℃, 当机组负荷低于450MW时, SCR被迫停止喷氨。而目前机组调峰频繁, 负荷经常低至300MW, 有时低至250MW。导致平均脱硝率低, 仅不到40%, 月平均排放浓度超标。此外, SCR入口NOx经常超过300mg/Nm3甚至500mg/Nm3, 当脱硝不投入喷氨时, 锅炉NOx排放小时平均值超标 (表1) 。因此, 如何降低NOx最高排放浓度及提高脱硝系统投入率成为紧迫任务。

2 降低SCR连续喷氨温度运行

从国内多个 电厂经验看, 盲目降低S C R喷氨温度 至ABS (硫酸氢氨析出温度) 以下 (即290℃以下) 会迅速造成空预器严重堵塞, 且影响催化剂寿命。根据厂家提供的信息, SCR正常最好在MOT (最低连续运行温度) 之上运行, 最低喷氨温度不能低于MIT (最低可喷氨温度) 。MIT方式运行时, 需要定期提高负荷以恢复催化剂活性, 否则催化剂活性仍会下降。同时, 禁止在ABS温度以下运行, 否则会导致催化剂活性无法恢复并导致空预器严重堵塞。ABS是硫酸氢氨的特性, 与催化剂无关, 因此无论什么催化剂, 失活的温度是相同的。

结合以上两点, 本公司SCR降温运行以厂家提供的MIT为基础, 对SCR喷氨温度控制曲线进行修改, 表2所示为修改后的定值。该值是一个变值, SCR连续喷氨运行温度根据烟气中SO2与NOx的浓度不同在293~312℃之间变化。同时为确保催化剂活性及空预器运行安全, 对脱硝喷氨量进行控制, 如表3所示。

通过控制燃煤硫分, 可以减少硫酸氢铵生成, 从而提高可喷氨温度。降低喷氨温度运行后, SCR投入负荷由450MW降低至380MW, 提高了脱硝投入率。运行接近一年, SCR催化剂及空预器没有发生堵塞迹象, SCR在MIT之上运行是可行的。

3 通过燃烧调整降低NOx

3.1 锅炉燃烧调整可行性

3.1.1 氧量调整

锅炉原掺烧煤种多为低熔点煤, 存在结渣和再热器减温水大的问题, 故主燃烧器区域氧量原设置较高。目前所燃煤种多数灰熔点高于设计及校核煤种。锅炉受热面较为干净, 炉底无大渣排出, 排烟温度较高, 炉膛氧量有降低空间。

3.1.2 风门开度调整

锅炉水冷壁 表面温度一 般在5 0%以上负荷时均 高于350℃, 燃煤硫含量一般小于1.0%, 且主燃烧区域的辅助偏转风和主燃烧器有一定夹角, 形成风包粉的燃烧模式, 水冷壁贴壁为富氧燃烧, 燃烧区域为缺氧燃烧, 这样既抑制NOx的生成又防止水冷壁高温腐蚀, 故水冷壁发生高温腐蚀可能性小。为控制再热器减温水量, SOFA风上两层 (IV、V) 开度较小, 而目前锅炉结渣少, 不存在再热器超温, 故SOFA风具有调整空间。

3.2 NOx生成及调整原理

煤粉在燃烧过程中生成的NOx有3种形成机理:热力型、瞬间型和燃料型, 主要来自于燃料型NOx。

在炉膛的不同高度布置CCOFA和SOFA喷咀, 将炉膛分成3个相对独立的部分实现空气分级:主燃烧区、NOx还原区和尽区。通过调整总OFA风量、CCOFA和SOFA分配以及总过量空气系数, 从而调整每个区域的过量空气系数, 达到降低NOx排放作用。同时寻找出氧量、SOFA风、煤种、煤层等与NOx的关系。

3.3 省煤器出口氧量和NOx排放关系

通过降低氧量来降低NOx浓度的效果 (表4) 。600MW时NOx降低效果不明显, 说明该负荷下现行氧量可有效抑制NOx生成。随着负荷降低, NOx的降低空间越大, 尤其是250MW, NOx排放浓度可达232mg/Nm3。说明低负荷下NOx排放浓度较高和氧量偏高有关, 亦表明氧量对锅炉NOx排放浓度具有显著影响。修正低负荷氧量应同时考虑燃烧稳定安全余量及提高再热汽温。降低氧量运行后各负荷段烟气CO小于100mg/Nm3, 一般小于30mg/Nm3, 氧量足够。

3.4 SOFA风开度和NOx排放关系

通过调整SOFA风门开度来降低NOx浓度的效果如表5中数据所示。增加CCOFA1、CCOFA2、SOFA1、SOFA2和SOFA3开度对降低NOx排放浓度不明显, 而通过增大SOFA4和SOFA5开度则效果较好, 且随着负荷的降低, 其降低NOx排放效果越明显。这是由于原下三层SOFA风门度已较大, 而SOFA4和SOFA5原开度较小且在最顶部的原因。SOFA4、5风量的增大, 降低了主燃烧器区域燃烧份额, 有利于高度方向的燃烧分级, 故可明显降低NOx的生成。低负荷下通过同时降低氧量和增大上层SOFA风开度可更有效降低NOx排放浓度。

500MW时通过控制SOFA风门开度, 其NOx排放浓度可比600MW更低, 这是由于该负荷段下炉膛温度水平较600MW低, 且该负荷段氧量与600MW比变化不大, 燃烧较为充分。对于燃烧平朔煤:伊泰煤:石炭煤=1:3:1煤种, NOx可以降至200mg/Nm3以下。同时对于燃烧伊泰煤, 若氧量降至4.6%, NOx排浓度亦可降至200mg/Nm3以内。300~600MW时SOFA1~3开度基本在50%~75%、CCOFA开度基本在10%~50%, 调整后的SOFA4、5风门开度如表6所示。

3.5 炉膛风箱差压和NOx排放关系

炉膛与风箱压差的变化引起的NOx的变化幅度在5%以内, 影响较小。在SOFA、CCOFA及周界风开度不变的情况下, 炉膛与风箱压差变化, 直接改变了辅助风风门开度, 影响了主燃烧区域二次风风量和上部燃尽风区域的风量分配, 但影响有限。降低氧量及开大SOFA风量运行后, 低负荷时辅助风风门开度会低至5%, 甚至全关。故降低该压差主要从稳燃角度考虑, 如表7所示。

3.6 煤种和NOx排放关系

金湾公司来煤较杂, 主要煤种有神混、伊泰、菲律宾、平朔、内蒙古、石炭、澳洲、俄罗斯、印尼煤等。总的来说, 来煤热值偏低、水份偏高、挥发份偏高, 但和设计及校核煤比偏差不大, 从运行参数看, 燃煤较为适宜, 实际运行中经常掺烧两种或三种煤。

燃料型NOx的生成和控制规律十分复杂, 影响NOx生成的因素很多。煤质因素主要包括煤的软化温度、挥发份、灰分、氮含量及水份等。实际情况下, 煤种变化对NOx影响较大 (表8) 。

各煤种NOx排放浓度从高到低分别为:煤种1>煤种2>煤种6>煤种5>伊泰煤及其他只掺烧伊泰、平朔或石炭煤的混煤。

3.7 煤层与NOx排放关系

燃烧下层制粉系统时, NOx排放略低<30mg/Nm3, 这是因为燃烧分级更明显的缘故。以2014年6月4日, 负荷600MW, 由ABCDE切至ABCDF磨运行时, NOx下降3mg/Nm3;6月5日, 负荷300MW, 由CDEF切至BDEF磨运行时, NOx下降30mg/Nm3;由BDEF切至ABDF磨运行时, NOx下降18mg/Nm3;7月12日, 负荷300MW, 由BCDE切至ABDE磨时, NOx下降27mg/Nm3。实际运行中, 煤层的选择首先从稳燃性考虑而非控制NOx排放。掺烧类似于菲律宾、印尼煤时, 可放在C、D或E层, 高熔点煤放在A或B层。高负荷时, 保持一台高熔点煤, 低负荷时把高熔点煤停运, 尽量保持高水分低熔点煤的掺烧比例。这主要考虑到高负荷防结焦及低负荷提高再热器汽温。

3.8 燃烧调整效果

3.8.1 灰渣含碳量及效率

燃烧调整 后锅炉炉 渣含碳量 在1 . 0 % 左右, 飞灰含碳量在0. 24%~0. 3% (燃烧调整前分别为0. 34%~5. 9%、0.16%~0.31%) 。说明锅炉仍保持充分燃烧, 由于氧量调低, 烟气流量及排烟温度有所降低, 故锅炉效率提高, 尤其低负荷下提升较为明显。利用反平衡法实测600MW时锅炉效率为94.04% (原设计93.87%) 。

3.8.2 NOx降低量及其它影响

燃烧调整前后NOx排放对比如表9所示。

通过燃烧调整降低省煤器入口NOx含量, 可明显减少喷氨量, 有效防止空预器堵塞。降低氧量的同时开大了SOFA风, 因此再热汽温基本不受影响;由于氧量降低, 锅炉排烟温度降低约10℃。

4 燃煤掺烧措施

由于燃煤 对锅炉N O x排放具有 明显影响 , 负荷在300~450MW时, 如SCR入口NOx或SO2的浓度较高, 也会超出允许连续喷氨的温度范围, 使脱硝系统自动退出, 为此必须减少高灰份、低水份煤种掺烧力度, 防止NOx严重超标。实际中发现掺烧印尼煤或神华煤时, 锅炉NOx排放较低。目前机组负荷率不高, 为加大其掺烧力度, 采取如下控制措施:

1正常情况下的配煤方案为:ABDF仓低熔点神华煤, CE仓印尼煤。在高负荷段, 根据汽温、减温水量、结焦情况运行A~E磨或B~F磨;在低负荷段运行A~D磨, 保证一定的神华煤比例, 控制NOx浓度。

2当锅炉结焦加剧, 再热器减温水增加时, 掺烧一台高熔点的石炭煤或伊泰煤, 直至结焦减少, 配煤方案:ADF仓低熔点神华煤、B仓高熔点煤、CE仓印尼煤 (或低熔点神华煤) 。

单位:mg/m3

3控制来煤平均硫份<0.6%, 以减少SO2, 降低喷氨温度。

5 减少省煤器吹灰

为解决380MW以下排烟温度低脱硝系统不能喷氨的问题, 采取减少省煤器吹灰的方法, 控制措施如下:

1省煤器最底部第三层每天白班只吹一半。

2当空预器入口烟气温度达到365℃时, 投运省煤器第一、二层的吹灰器运行, 直至空预器入口烟气低于360℃。

底层保持较多吹灰是为了防止酸性腐蚀。采取以上控制措施后, 各负荷段排烟温度提高约20℃, 300MW时烟气温度到300℃以上, 保证了脱硝系统可投入, 省煤器差压没有上升迹象, 数据如表10所示。减少省煤器吹灰可能会导致严重积灰, 且锅炉效率下降约0.8%, 省煤器出口水温降低约5℃。所以这只是权宜之计, 要永久提高SCR入口温度最终还要依靠技术改造解决。

6 250MW调整手段

机组负荷有时调峰至250MW附近, 此时SCR入口烟气温度基本都低于293℃, 不具备脱硝系统投入条件。操作员通过继续降低氧量、开大SOFA4或SOFA5风门20%~30%、加大神华煤量掺烧力度等手段, 可降低100mg/Nm3左右, 使NOx排放浓度<300mg/Nm3 (小时平均值) 。如采取上述措施后仍超标, 则采用手动少量喷氨方式 (目前此方式未使用过) 。其它负荷段NOx排放高时, 也采取手动调整方法, 当燃用高熔点煤较多时, 可进一步降低氧量:600MW不小于2.0%, 500MW不小于2.5%, 其它负荷段0.3%~0.5%。

7 结语

采取上述措施后的锅炉NOx排放及SCR投运情况如表10所示。

降低NOx论文 篇4

1 锅炉运行中NOx排放偏高原因分析

金湾公司3号、4号机为600MW超临界燃煤机组, 锅炉为上海锅炉厂 (ALSTOM技术) 螺旋管圈直流炉, 采用四角切圆、低NOx同轴燃烧系统 (LNCFS-III型) , 配置6层制粉系统及7层燃尽风 (5层SOFA (分离燃尽风) +2层CCOFA (紧凑燃尽风) ) , 设计SOFA占总风量30%, CCOFA占总风量10%。脱硝装置为龙净公司引进日立 (BHK) 技术生产的高灰型、选择性催化还原烟气脱硝 (SCR) 工艺制造, 催化剂层数按2+1模式布置, 初装2层预留1层, 结构为平板式。

金湾公司3号、4号机脱硝系统投入运行时, SCR最低连续喷氨温度为314℃, 受此限制, 当机组负荷低于450 MW时, SCR被迫停止喷氨。目前, 该机组调峰频繁, 负荷经常低于300 MW或低至250 MW运行, 导致平均脱硝率偏低 (小于40%) , 月平均排放浓度超标;SCR入口NOx经常超过300~500 mg/Nm3, 脱硝系统不投入喷氨时, 锅炉NOx排放值超标, 如表1所示。

经分析, 锅炉NOx排放偏高的主要原因如下:

1) 上海锅炉厂引进ALSTOM技术制造的锅炉其排烟温度偏低, 相同工况下比东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂生产的同类型锅炉低100℃左右, 这是导致脱硝系统投入率偏低的主要原因。

2) 该脱硝系统刚投产时, 厂家将SCR最低连续喷氨温度设定为314℃, 根据厂家后期提供的资料显示, 最低连续喷氨温度安全裕度大, 具有一定的下调空间。

3) 为了低负荷运行安全及保证再热汽温, 锅炉低负荷运行时氧量设定较高, 且SOFA4、SOFA5开度过小, 通过燃烧调整可进一步降NOx排放。

4) 当燃煤掺煤不合理时, 会导致NOx排放升高。

2 采取的运行调整措施

2.1 降低SCR喷氨温度运行

从国内多个电厂运行经验看, 盲目降低SCR喷氨温度至ABS (硫酸氢氨析出温度) 以下 (即290℃) , 会迅速造成空预器严重堵塞, 对催化剂寿命有严重影响;根据BHK公司提供的说明, SCR正常最好在MOT (最低连续运行温度) 以上运行, 最低喷氨温度不能低于MIT (最低可喷氨温度) 。采用MIT方式运行时, 需定期提高负荷以恢复催化剂活性, 否则催化剂活性仍会下降。禁止在ABS温度以下运行, 否则会使催化剂活性无法恢复并导致空预器严重堵塞。ABS是硫酸氢氨的特性, 与催化剂无关。

结合以上几点, 该公司SCR降温运行, 以厂家提供的MIT (最低可喷氨温度) 为基础, 对SCR喷氨温度控制曲线进行修改, 表2为修改后定值。该值是一个变值, SCR连续喷氨温度根据烟气中SO2与NOx的浓度不同, 在293~312℃变化, 喷氨的控制目标是脱硫率。同时, 为了确保催化剂活性及空预器运行安全, 对脱硝喷氨量进行控制, 如表3所示。

℃

通过控制燃煤硫分, 可以减少硫酸氢铵生成, 降低可喷氨温度。降低喷氨温度运行后, SCR投入负荷由450 MW降低至380 MW, 提高了脱硝投入率。该公司SCR降温运行2 a, SCR催化剂及空预器没有发生堵塞迹象, 2014年9月机组大修检查空预器受热面非常干净, 表明SCR在MIT之上运行是可行的。

2.2 锅炉降低NOx燃烧调整

通过调整总过量空气系数、总OFA (燃尽) 风量、CCOFA和SOFA分配比例, 从而调整主燃烧区、NOx还原区和燃尽区的氧量, 达到降低NOx排放目的[1]。

2.2.1 降低省煤器出口氧量

通过降低氧量, 达到降低NOx浓度的效果, 如表4所示。

从表4可以看出, 600 MW时NOx降低效果不明显, 随着负荷降低, NOx的降低空间越大, 尤其是250 MW, NOx浓度最低量达到232 mg/Nm3。说明低负荷下NOx排放浓度高和氧量偏高有关, 表明氧量对NOx排放具有显著影响。修正低负荷氧量, 应同时考虑燃烧稳定安全余量及提高再热汽温。调整氧量运行后, 各负荷段烟气CO普遍小于30 mg/Nm3。

2.2.2 开大SOFA风开度

通过调整SOFA风门开度来降低NOx浓度如表5所示。从表5可以看出, 增加CCOFA1~CCOFA2、SOFA1~SOFA 3开度对降低NOx排放不明显, 而通过增大SOFA4、SOFA5开度则效果较好。这是由于原下三层SOFA风门度已较大, 而SOFA4、SOFA5原开度较小且在最顶部。SOFA4、SOFA5风量的增大, 降低了主燃烧器区域氧量, 有利于高度方向的燃烧分级, 故可明显降低NOx的生成。负荷越低, 其降低排放效果越明显。

对于燃烧煤种 (平朔煤:伊泰煤:石炭煤=1∶3∶1) , NOx可以降至200 mg/Nm3以下。对于燃烧伊泰煤, 若氧量降至4.6%, NOx排浓度亦可降至200 mg/Nm3以内。在300~600 MW运行时, SO-FA1~SOFA3开度为50%~75%, CCOFA开度为10%~50%, 调整后的SOFA4、SOFA5风门开度由原来的0~10%开大至40%~50%[2]。

2.2.3 合理配煤掺烧

由于该公司来煤较杂, 煤种有神混、伊泰、菲律宾、平朔、内蒙古、石炭、澳洲、俄罗斯、印尼煤等, 基本接近设计及校核煤, 实际中经常掺烧2~3种煤。煤质因素、煤种变化对NOx影响较大。

常用掺烧燃煤如表6所示。

从表6可以看出, 各煤种NOx排放浓度从高到低分别为煤种1、煤种2、煤种6、煤种5、伊泰煤及其他只掺烧伊泰、平朔或石炭煤的混煤。NOx排放浓度和煤中N元素质量百分比成正比例关系;灰分越高, NOx排放趋向升高, 煤软化温度越高, NOx排放浓度越高;收到基碳/干燥无灰基挥发分之比值 (Car/Vdaf) (掺烧菲律宾煤除外) 降低, NOx排放浓度呈升高趋势;低水分煤质的NOx排放趋向升高。总之, 煤的成分对NOx排放的影响较为复杂, 很难确切掌握某一成分影响的权重[3]。

2.2.4 合理选择煤层

下层制粉系统供粉燃烧时, NOx排放会降低 (一般<30 mg/Nm3) , 这是因为燃烧分级更明显的缘故, 同时锅炉排烟温度会略低。如2014年6月4日, 在锅炉负荷600 MW、由ABCDE切至ABCDF磨煤机运行时, NOx下降3 mg/Nm3;6月5日, 在锅炉负荷300 MW、由CDEF切至BDEF磨煤机运行时, NOx下降30 mg/Nm3;由BDEF切至ABDF磨煤机运行时, NOx下降18 mg/Nm3;7月12日, 在锅炉负荷300 MW、由BCDE切至ABDE磨煤机时, NOx下降27 mg/Nm3。在实际运行中, 煤层的选择首先从稳燃性考虑而非控制NOx排放。

2.2.5 调整燃烧效果

该锅炉调整燃烧后, 炉渣含碳量约为1.0%, 飞灰含碳量为0.24%~0.30% (燃烧调整前分别为0.34%~5.9%、0.16%~0.31%) , 实测600 MW时锅炉效率为94.04% (原设计93.87%) 。通过燃烧调整使锅炉NOx排放降低40~140 mg/Nm3 (对应600~300 MW) , 明显减少喷氨量, 有效防止空预器堵塞[4]。

2.3 掺烧燃煤

由于燃煤对锅炉NOx排放具有明显影响, 如掺烧不当, 会导致锅炉中、低负荷运行时SCR入口NOx或SO2浓度过高, 使脱硝系统退出运行。在掺烧印尼煤或神华煤时, 锅炉NOx排放较低。为此, 必须减低高灰分、低水分煤种掺烧力度, 通常采取如下控制措施:

1) 正常情况下的配煤方案:ABDF仓低熔点神华煤, CE仓印尼煤。在高负荷段, 根据汽温、减温水量、结焦情况运行A-E磨或B-F磨;在低负荷段运行A-D磨, 保证一定神华煤比例。

2) 当锅炉结焦加剧、再热器减温水增加时, 掺烧高熔点石炭煤或伊泰煤, 直至结焦减少。配煤方案:ADF仓低熔点神华煤、B仓高熔点煤、CE仓印尼煤 (或低熔点神华煤) 。

3) 控制来煤平均硫分<0.6%。掺烧菲律宾、印尼煤时, 可放在C、D或E层, 高熔点煤放在A或B层。在高负荷运行时, 投入高熔点煤, 低负荷时可把高熔点煤停运, 可达到降低NOx排放, 防止高负荷结焦及低负荷提高再热器汽温。

2.4 减少省煤器吹灰

积结在省煤器上的灰大多数是干松散灰, 较易清理。省煤器采用光管蛇形管, 顺列排列。省煤器吹灰器共3层。为解决380 MW以下排烟温度低不能喷氨的问题, 采取以下措施减少省煤器吹灰[5]:

1) 省煤器最底部第三层每天白班只吹一半;第一、二层每月吹灰1次。

2) 当空预器入口烟气温度达到365℃时或300 MW以下达到315℃时, 投运省煤器第一、二层吹灰器。

采取以上控制措施后, 各负荷段排烟温度提高了20~30℃, 300 MW时烟气温度达到300℃以上, 保证了脱硝系统可投入, 省煤器差压没有上升迹象。减少吹灰会导致严重积灰, 锅炉效率下降约0.8%, 省煤器出口水温降低约5℃。从2014年9月锅炉停炉检查来看, 省煤器管屏积灰较严重, 但松散灰可完全清理。

2.5 250 MW调整手段

250 MW时, 排烟温度基本都低于293℃, 不具备喷氨条件。通过继续降低氧量、开大SOFA4、SO-FA5风门20%~30%、加大神华煤掺烧力度等措施, 可使NOx排放浓度<300 mg/Nm3。其它负荷段NOx排放偏高时, 可以采取手动调整方法:当燃用高熔点煤较多时, 可进一步降低氧量, 600 MW氧量≮2.0%, 500 MW氧量≮2.5%, 其它负荷段氧量0.3%~0.5%。

3 锅炉NOx排放结果

该锅炉采取上述措施后, 锅炉NOx排放及SCR投运情况如表7所示, 300~600 MW负荷段SCR喷氨均可投入。

4 结论

1) 通过降低SCR喷氨温度至MIT、减少省煤器吹灰频率两种方式相结合, 使SCR连续喷氨负荷由450 MW降至300 MW, 显著提高脱硝投入率, 达到90%。2014年9月大修检查表明, 空预器受热面干净, 说明降低喷氨温度措施长期可行;而省煤器管屏积灰明显, 但松散可清理, 表明减少省煤器吹灰只能作为临时措施, 要长期提高烟温需依靠适当的技术改造。

2) 通过调整燃烧、合理掺烧燃煤等措施及低负荷时适当手动调整, 实现在250~600 MW范围内NOx排放<300 mg/Nm3, 月平均排放浓度<100 mg/Nm3, 综合脱硝率>70%。明显降低各负荷段NOx最高排放值, 在满足环保要求的同时, 延长了SCR寿命并明显减少液氨使用量。

摘要：针对广东珠海金湾发电有限公司锅炉NOx排放偏高、超出国家环保标准要求以及锅炉及脱硝工艺存在的主要问题, 分析了产生的主要原因, 并据该公司实际运营状况, 提出了切实可行的解决措施。经实践验证, 通过运行调整可以大幅降低锅炉NOx排放浓度, 使之符合环保标准排放要求。

关键词：燃煤锅炉,脱硝NOx,环保,减排,燃烧调整

参考文献

[1]束继伟, 刘大俊, 王少青, 等.降低锅炉NOx排放的试验研究[J].黑龙江电力, 2004 (4) :265-267.SHU Jiwei, LIU Dajun, WANG Shaoqing, et al.Test and study of lowering NOxemission of boiler[J].Heilongjiang Electric Power, 2004 (4) :265-267.

[2]黄朝阳, 王岩, 闫承先.过燃风水平摆动对烟气温度影响的研究[J].黑龙江电力, 2012, 34 (3) :177-179.HUANG Chaoyang, WANG Yan, YAN Chengxian.Study on the influence of horizontal swing of overfire air on flue gas temperature[J].Heilongjiang Electric Power, 2012, 34 (3) :177-179.

[3]旷金国, 林正春, 范卫东.空气分级燃烧中灰含量对烟煤NOx排放特性的影响[J].燃烧科学与技术, 2010 (6) :553-559.KUANG Jinguo, LIN Zhengchun, FAN Weidong.Influence of ash content on NOxemission characteristics of bituminous coal in air stage combustion[J].Journal of Combustion Science and Technology, 2010 (6) :553-559.

[4]张伟, 于丽新.锅炉燃烧调整对NOx排放影响研究[J].东北电力技术, 2011 (11) :38-41.ZHANG Wei, YU Lixin.Influence of boiler combustion adjustment on NOxemission[J].Northeast Electric Power Technology, 2011 (11) :38-41.

降低NOx论文 篇5

氮氧化物NOx是燃煤电厂烟气排放三大有害物(SO2、NOx、总悬浮颗粒物TSP)之一。从污染角度考虑,氮氧化物主要是NO和NO2,统称为NOx。在绝大多数燃烧方式下,主要成分是NO,约占NOx的90%之多,NO在空气中又会迅速转化为NO2[1]。

煤粉燃烧过程中,NOx的产生机理一般分为3种。第一种是热力型NOx。燃烧时空气中的氮在高温下氧化产生。研究表明,当温度<1 350℃时,NO的生成量很少,随着温度的上升,热力型NOx生成量呈指数上升趋势,当温度达1 500℃以上时,温度每增加100℃,反应速率增大6~7倍,热力型NOx占NOx生成总量的25%~30%。第二种是快速型NOx。由氮氢基同分子氮发生反应以及随后原子氮又与氢氧基相互作用而形成的,在一般的燃烧装置中其生成量很少,约占5%,与温度的关系不大。第三种是燃料型NOx。由燃料中氮化合物在燃烧中转换而成。燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在600~800℃时就会生成燃料型NOx,在煤粉燃烧NOx产物中占60%~80%。燃料型NOx的反应机理较热力型复杂的多,2种形态的氮氧化物HCN、NH3以不同的反应途径生成NO,同时伴随NO还原为N2的反应。HCN氧化为NCO后,有2条反应途径,取决于反应条件。在氧化性气氛中,NCO会进一步氧化生成NO;而在还原气氛中,NCO会反应生成NHi。NHi基在氧化气氛中会进一步氧化生成NO,成为NO的生成源;同时,又能与已生成的NO进行还原反应,使NO还原为N2。

2 影响氮氧化物NOx生成的主要因素

2.1 煤种特性

如煤的含氮量、挥发分含量、燃料比FC/V以及氧氮比O/N等。在相同条件下,煤的含氮量越高,NOx的生成量就越大;煤的挥发分升高,挥发分中烃(CH)成分对NO的还原反应增强,生成NO浓度的相对值降低。

2.2 燃烧温度

热力型NOx的生成受燃烧温度影响巨大,根据试验,燃烧温度1 350℃以上时,才会大量生成,且随温度的升高,NOx生成量呈指数上升趋势。理论上,应尽可能降低燃烧温度,但一般锅炉炉内燃烧温度不低于1 350℃;且人为降低锅炉燃烧温度,造成锅炉稳定性和经济性下降,得不偿失。

2.3 炉内反应气氛

即烟气中O2、N2、NO和CHi的含量。炉内O2浓度越高,NOx的生成越容易,而降低炉膛氧量会使炉内燃烧区长期处于还原性气氛中,引起灰熔点降低导致炉膛壁面结渣或引起管壁高温腐蚀等问题。燃烧器区域空气系数与NOx排放浓度变化关系如图1所示。

2.4 燃料与燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间

理论上燃料与燃烧产物在高温区及炉内停留的时间越短越好,但时间过短会影响煤粉的燃尽,经济性、安全性会受到一定的影响。

3 炉内脱硝途径

抑制NOx生成和促进NOx还原的途径见图2。

4 设备概况

宁东发电公司2×660MW锅炉型号为HG-2210/25.4-YM16,为哈尔滨锅炉厂制造的超临界锅炉。一次中间再热、超临界压力变压运行,采用不带循环泵的大气扩容式启动系统的直流锅炉,单炉膛,平衡通风,固态排渣,全钢架,全悬吊结构,π型布置紧身封闭。采用中速磨直吹式制粉系统,煤粉细度R90=18%。锅炉采用墙式切圆燃烧方式,燃烧器型式为水平浓淡分离直流燃烧器,主燃烧器布置在水冷壁的四面墙上,每层4只燃烧器对应1台磨煤机。SOFA燃烧器布置在主燃烧器区上方的水冷壁的四角,以实现分级燃烧降低NOx排放。电厂设计煤质与实际煤质如表1所示。

5 降低NOx排放的优化措施

5.1 控制一次风速降低NOx的生成

在维持磨粉管正常风速情况下,尽量降低一次风速,保持其他参数都不变时,煤粉气流与辅助风的混合延迟,且煤粉气流着火热减少,煤粉着火提前,相当于消耗了燃烧初期的氧量,氧浓度下降;同时,较低的一次风速,使燃烧初期的还原性气氛加强,促进了NOx的还原,降低了NOx生成量(见图3)。运行中投入一次风自动,一次风压跟随锅炉总煤量进行滑压运行,根据运行工况对一次风压进行偏置调节,尽量维持一次风压低限运行,降低NOx生成量。

5.2 采取合理的二次风配风方式降低NOx的生成

维持锅炉总风量一定的情况下,改变辅助风、燃尽风及燃料风的风门挡板开度来改变二次风配风方式。从倒塔、正塔、缩腰、均等配风的燃烧调整试验看,兼顾汽温及烟温偏差情况,辅助风采用均等配风方式效果最好。这是因为主燃烧器区域的氧浓度降低,既能降低主燃烧区域的火焰温度,又能抑制燃料氮形成的中间产物与氧反应,所以热力型NOx和燃料型NOx都受到抑制。

5.3 控制过量空气系数降低NOx的生成

随着机组负荷变化,及时调整锅炉氧量,维持锅炉氧量在滑氧运行曲线的下限运行,随着锅炉过量空气系数降低,NOx排放量呈单调下降趋势,这是因为燃烧区域氧量下降,炉内温度下降,热力NOx生成量下降;同时,燃烧区域氧浓度的下降,降低了燃料氮的中间产物与氧反应的可能性,燃料NOx的生成量随之下降,所以总的NOx排放量下降(见图4和图5)。锅炉运行氧量与风量应及时跟随对应曲线进行调整,控制炉内氧化性气氛,降低NOx排放量。

5.4 机组负荷对NOx的影响

根据现场试验,锅炉NOx生成水平随着机组负荷变化呈现两头高中间低的趋势。低负荷段,由于锅炉氧量较高,炉内呈氧化性气氛,NOx生成量增加;高负荷段,由于锅炉热负荷增加,炉内温度水平高,燃料型和热力型NOx生成量增加(见图6)。

5.5 增加燃尽风量降低NOx的生成量

在锅炉总风量不变的情况下,合理分配辅助风风量的比例,增大燃尽风门开度,关小辅助风门开度,维持二次风箱差压不变的情况下,增加燃烧空气的分级程度,控制主燃区的过剩空气系数α<1,NOx生成量下降。但为了防止发生锅炉高温腐蚀,主燃烧器区域的辅助风不宜减少过多,满负荷下一般控制辅助风门开度在30%左右。

5.6 优化磨煤机运行方式降低NOx的生成量

根据试验,当各层燃烧器煤粉量分配采用上少下多时,即减少上层磨出力增加下层磨出力的情况下,炉内的火焰中心位置下降,煤粉离上层燃尽风距离加大,炉内燃烧的空气分级程度相对加强,NOx排放量降低。

5.7 控制煤粉细度降低NOx的生成量

在其他燃烧方式不变的情况下,控制较低的煤粉细度,煤粉比表面积增大,煤质挥发分析出加快,对燃烧生成的NOx还原增强,NOx的排放下降。运行中关注煤粉细度的变化,综合制粉电耗的影响,控制煤粉细度载18%±4%范围内,煤粉均匀性指数1.1左右,增强煤粉挥发分的析出速度和均匀性,减少NOx的生成量。

6 结语

在环保控制日益严苛的情况下,通过锅炉低NOx排放控制措施,能够降低NOx排放浓度,同时减少还原剂的消耗量。在锅炉燃烧调整过程中,为降低NOx的生成,要同时兼顾防止锅炉发生高温腐蚀和结焦的情况,现行各种低NOx燃烧方法多采用空气深度分级方式,锅炉主燃区氧量过低,炉内还原性气氛增强,灰分的灰熔点随之降低,燃烧器区域发生高温腐蚀的概率也会增加。因此,根据锅炉掉焦情况和停炉检修炉内检查情况,不断总结锅炉的运行情况,合理组织炉内燃烧状况,在保证锅炉不发生严重结焦和高温腐蚀的情况下,采取低NOx燃烧调整措施,降低锅炉NOx的生成量。同时,在燃烧调整过程中,监视锅炉飞灰含碳量的变化情况,在降低NOx水平的同时兼顾锅炉燃烧的经济性。因此,通过燃烧调整能够降低锅炉NOx的生成量,但要综合考虑锅炉安全运行和经济运行的因素,通过对比得出最佳的调整方式。

摘要：目前,随着国内对NOx排放的控制指标日趋严格,根据国家三部委下发的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知,锅炉氮氧化物排放浓度不高于50mg/Nm3。在火力发电厂中,利用超临界机组节能、经济、环保的优势,采用有效的NOx排放控制措施,为机组争取较多的利用小时数,提高机组的发电利润,是发电企业势在必行的途径。

关键词：超临界锅炉,NOx排放,控制措施

参考文献

降低NOx论文 篇6

由于喷入水量的多少对发动机燃烧过程影响较大,因此许多学者对发动机的喷水量与发动机性能之间的关系进行了探究。Feng[8]通过试验研究认为,缸内喷入水的量为喷入燃油量的1%时,发动机的功率、燃油消耗率、CO和HC排放都比同条件下加入100%燃油时要好。文献[9]研究了喷水量为16%的燃油量情况下,NOx的排放降低了30%,效果非常明显。文献[10]对喷水量从0~40%的进行了研究,结果表明在喷水量达到燃油量的5%时,汽油机的CO排放效果最好,在其他喷入量时,CO的排放有所升高。

上述研究大都是通过发动机试验台架对喷水过程进行研究,水的喷入对发动机会产生一定的腐蚀,成本相对较高。同时,发动机加水的研究大都不是在GDI发动机中进行的,而GDI发动机由于较高的热效率越发得到较广泛的应用。我们基于三维仿真软件,采用GDI汽油机模型,对缸内喷水对发动机缸压和NOx排放的影响进行了详细研究。

1 计算模型

我们计算采用的GDI发动机模型压缩比为13,燃油和水的喷入都是在发动机的压缩过程中,发动机的基本参数设置见表。1

我们的计算网格见图1,这是包含有进排气门和活塞运动的六面体动网格,在计算精度和稳定性方面与四面体网格相比更高[11]。上止点位置处的网格数量为168 498,对燃烧室进行了网格局部加密,使得缸内燃烧过程的计算更为准确。

我们的模拟计算设置为进气门打开时刻是360℃A,进气温度为303 K,初始气体密度为1.19kg/m3。在模拟过程中,采用EBU燃烧模型,NOx的排放计算采用Heywood模型,湍流模型采用k-ε进行计算。发动机的喷水量以及喷水时刻等参数设置见表2。喷水量的多少对发动机性能和排放有着直接的影响,文献[12,13,14]的研究表明,当喷水量为燃油量的15%~20%时,发动机NOx排放和性能达到最佳,因此在本文的计算中喷水量设置为燃油量的15%。

2 结果和讨论

缸内喷水对发动机燃烧过程产生影响,进而对NOx的排放和压缩功产生影响。图2是发动机压缩过程中缸内平均温度的变化。从图中可以看出,在曲轴转角为680℃A时,水的喷入使平均温度下降了22 K,这主要是由于在压缩过程中喷入水后会立刻蒸发,吸收缸内热量,缸内温度有所降低。

图3是喷水后与没有喷水的情况下压缩过程时缸内压力的对比图。缸内平均温度的降低使得缸内压力也随着下降,压缩过程中缸内压力的减少会使得压缩功会减少,因此有利于发动机热效率的提高。

图4是燃烧过程中缸内压力在喷水和没有喷水情况下的对比图。从图中可以看出,缸内最高压力由于水的喷入而有所增加。当燃烧开始时,喷入的水在较高的温度下立刻转换成水蒸汽,由于水的膨胀做功使得缸内压力升高,发动机的性能也因此会得到提升。

图5是在膨胀过程中缸内平均温度的变化。从图中可以看出,水的喷入使得做功过程中缸内平均温度降低。做功过程中缸内平均温度的降低,使得排出缸外废气的温度有所降低,这样废气带走的热量就会减少,发动机的热效率会得到提高。同时,由于做功过程中缸内平均温度的降低,使得缸内气体与气缸壁面之间的热量传递减少,冷却液吸收的热量也较少,进一步增加了发动机的热效率。

图6是NO排放在喷水与不喷水情况下的对比。水的喷入使得NO排放明显降低,在没有喷水的情况下,NO的排放为2.23×10-4,加入水后变为1.76×10-4,NO降低了21%,效果非常明显。这是因为NO的形成需要较高的温度,而水的加入使得在整个燃烧过程中缸内温度的降低,NO的形成受到抑制,如图7中NO的反应生成速率所示。NO的生成过程见式(1)、式(2)、式(3),从图7中明显看出,水的加入导致的温度降低使得其生成速率也随着降低,因此NO的排放有了明显下降。

图8是燃烧室内温度的分布对比图。从图中可以看出,水的喷入使得高温区域有所减少,NO生成所需要的高温环境受到破坏,因此NO最终排放量也因此降低。

3 结论

我们通过数值计算,研究了水的喷入对发动机性能和NOx排放的影响,主要的结论如下:

a.水的喷入使得压缩过程中温度降低,压缩功因此降低,发动机的热效率会得到提高。

b.在15%水喷射量的情况下,水的喷入使得NO的排放降低了21%,效果较为显著。