浅谈低氮燃烧器在480TH煤粉锅炉的应用

浅谈低氮燃烧器在480T/H煤粉锅炉的应用

单位：唐山三友化工股份有限公司热电分公司锅炉二车间

作者：梁利国徐靖

摘要：氮氧化物是燃煤电厂烟气排放造成大气污染的主要污染物之一，随着国家环保要求日益严格，最新NOx排放标准已降至50mg/Nm3，我公司两台480T/H锅炉为实现烟气达标排放，采用低氮燃烧器与选择性催化还原法（SCR）相结合的工艺进行锅炉烟气脱硝。本文结合低氮燃烧器的工作原理，进一步介绍其调整方法，达到降低炉膛出口NO X的目的。

关键词：环保降低NOx 低氮燃烧器调整

正文

氮的氧化物主要包括NO、NO

2、N

2

O

3

、N

2

O、N

2

O

5

等几种，其中污染大气的主要是毒性较大

的NO和NO

2，且NO

2

毒性远大于NO，它们极易与血液中的血色素结合，使血液缺氧后引起中

枢神经麻痹，此外NO

2

还能引发肺气肿和肺癌，同时对人体心脏、肝脏、肾脏等造成伤害，同

时会破坏大气臭氧层和形成酸雨，给自然环境和人类生产生活带来严重的危害。

1、氮氧化物的生成

煤粉在炉膛燃烧过程中所产生的氮的氧化物主要为NO和NO

2

，通常把这两种氮的氧化物统称为氮氧化物NOx。大量实验结果表明，燃烧装置排放的氮氧化物主要为NO，平均约占95%，

而NO

2

仅占5%左右，我公司两台480T/H锅炉与其他单位采用的NOx数值监测方法相同，均为实际测定NO值而后计算得出的NOx数值。

在煤粉燃烧过程中氮氧化物的生成量与煤粉的燃烧方式、特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件有关。据研究表明，在煤粉燃烧过程中生成NOx的主要途径有三个：

1.1 热力型NOx，它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx。

1.2 快速型NOx，它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团等反应生成的NOx。

1.3 燃料型NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解后氧化而生成的NOx。

在电厂锅炉中燃料型NOx 是最主要的，其占NOx总量的60-80%，热力型其次，快速型最少。

燃料型NOx的主要来源是挥发份，其余为焦炭。煤中的氮在燃烧过程中转化为NOx的量与煤的挥发份及燃烧过量空气系数有关，在氧化性气氛中，煤的挥发份越高，NOx的生成量越多，而在还原性气氛中，高挥发份燃煤的NOx生成量较低，其主要原因是高挥发份燃料迅速燃烧，使燃烧区域氧量降低，不利于NOx的生成。

2、低氮燃烧器简介

结合NOx的生成原理可以看出，燃烧方法和燃烧条件对NOx的生成有较大影响，占NOx 绝大部分的燃料型NOx是在煤粉的着火阶段生成的，如需在此阶段降低NOx的生成量，则可将喷燃器口结构改型使其改变风粉配比，降低着火区域氧的浓度，同时适当降低着火区的温

度，从根本上抑制NOx生成，低氮燃烧器便是结合此原理而产生。低氮燃烧器即低NOx燃烧器，能够有效降低煤粉燃烧过程中氮氧化物的产生，降低率一般可达到30%-60%，为实现烟气达标排放及降低企业脱硝成本起到了重要作用。

我公司两台480T/H锅炉所使用低氮燃烧器为垂直浓淡粉低氮燃烧器，主燃烧区域自下而上共五层二次风风口、三层煤粉一次风喷口，通过一次风喷口内固定导向挡板将煤粉浓度改变分离，分离状态自下而上为淡浓、浓淡、浓淡，煤粉在主燃烧区域浓度集中，致使氧含量相对较低，形成还原性气氛，有效抑制Nox生成，未燃尽的煤粉在燃尽区域通过燃尽风（SOFA）补氧完全燃烧。燃尽风分上层燃尽风和下层燃尽风，上层燃尽风可上下、左右调节15度，控制火焰中心以及切圆直径，下层燃尽风只能上下调节15度，可用于调整炉膛温度及汽温等参数。

3、影响低氮燃烧器运行的因素及相应调整措施

结合两台480T/H锅炉试运行过程，对影响炉膛出口NOx的因素及低氮燃烧器相应调整措施进行简要介绍：

3.1 锅炉烟气含氧量

低氮燃烧器主燃烧区域配有二次风，二次风通过二次小风门和二次总风门两级控制，通过各角总风门控制氧量，当氧含量由3%至6%呈上升趋势时，炉膛出口（SCR入口）NOx数值随之升高，氧含量高于6%且继续上升时，NOx升高速率变快，低于3%且继续下降时，NOx数值略有上升；结合生产情况总结得出：锅炉负荷在400t/h以下、氧量控制在4%～5%左右，锅炉负荷400t/h以上或满负荷运行、氧量控制在3%～4%左右，炉膛出口NOx数值较低，统计数据如下表：

表1 烟气含氧量与炉膛出口NOx对应关系

3.2 各角二次风小风门开度调节相对应的配风方式

440T/H负荷工况下，分别采用不同配风方式试验，即通过调整主燃烧器各层小风门开度，得出正宝塔配风方式对降低炉膛出口NOx含量有显著效果，倒宝塔配风及瘦腰型配风方式对NOx降低效果不明显，同时正宝塔配风方式有利于燃烧区域燃烧稳定。

表2 二次风小风门配风方式与炉膛出口NOx对应关系

3.3 燃尽风开度调试

低氮燃烧器燃尽区域配有燃尽风，燃尽风门包括上、下两级，其水平调节挡板角度正常情况下置水平位（50%开度），可根据NOx和炉膛出口温度适当上下调整。试验表明，燃尽风挡板向上调节可降低NOx，但会致使汽温偏高。

通过试验总结得出，燃尽风开度在45%以上时，降低NOx数值效果明显。但在锅炉低负荷运行时，开度增至80%以上，将会影响炉膛内煤粉燃烧工况。

表3 燃尽风门开度与炉膛出口NOx对应关系

3.4 炉膛温度

NOx数值随炉膛温度上升而略显升高趋势，当炉膛出口温度高于850℃时，上升状态明显，但炉膛温度受燃用煤质和锅炉负荷影响较大，不易在统一工况下比较。

3.5 制粉系统运行状况

磨煤机运行与否对NOx的生成量也有很大影响。制粉系统三次风进入炉膛后造成火焰中心上移，使炉膛温度有所升高，同时破坏还原区域的还原性氛围，造成NOx升高。通过实践证实，两台磨煤机均运行时，炉膛出口NOx数值较高，

表4 制粉系统运行状况与炉膛出口NOx对应关系

结合上述说明及表格统计情况，采取的针对性操作方法是：在制粉系统运行工况允许的情况下，适当开大再循环门的方法微调炉膛出口NOx数值。

4、结束语

通过对低氮燃烧器采取上述调整措施，有效降低了锅炉炉膛出口（SCR入口）NOx数值，

大大减少了后续SCR脱硝工艺中氨气使用量，为公司节约了环保成本资金，在今后的工作中，将继续努力探寻更加合理的调节控制方法，使其在日常运行操作中起到更加重要的指导作用。

参考文献：

[1] 孙克勤.韩祥.燃煤电厂烟气脱硝设备及运行.机械工业出版社，2011年8月

[2] 杨飏.氮氧化物减排技术与烟气脱硝工程.冶金工业出版社，2006年9月