360MW亚临界燃煤机组低氮燃烧改造及运用

北极星环保网讯:本文介绍了氮氧化物产生的原理,通过燃煤电厂进行低氮改造，从配风、氧量控制、燃烧器摆角等方面进行运行优化调整，从而达到降低氮氧化物排放。

关键词：氮氧化物,低氮改造,配风氧量，控制燃烧器摆角

2013年，我国雾霾面积最高达143万平方公里，波及15%国土面积，我国平均雾霾天数35.9天，部分地区超过100天。而2015年雾霾更是过之而不及，大气雾霾成为重大民生问题。按照绿色发展要求，落实国务院大气污染防治行动计划，加快燃煤电厂升级改造，2020年前，对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造，改造完成后，实行新的排放标准：粉尘10mg/Nm³、二氧化硫35mg/Nm³、氮氧化物50mg/Nm³。截止2016年1月，全国近1亿千瓦煤电机组已经进行了超级排放技术改造，正在改造超过8000万千瓦，占煤电装机容量10%。将大大改善我国大气质量。

1.氮氧化物产生机理

煤燃烧过程中生成的氮氧化物主要是NO(约占氮氧化物总量的95%)和NO2(约占氮氧化物总量的5%)，一般统称NOx。大气中的NOx有90%来自燃烧产物，其中火力发电厂的排放量约占总量的50%。

产生机理一般分为如下三种:

1.1.热力型

燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇反应式表示。随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500℃时,NO的生成量很少,而当T>1500℃时，T每增加100℃,反应速率增大6-7倍。

1.1.1.热力型氮氧化物生成机理:

O2+N=2O+N

O+N2=NO+N

N+O2=NO+O

1.1.2.在高温下总生成:

N2+O2=2NO

2NO+O2=NO2

1.2.瞬时反应型(快速型)

在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx。由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms，所生成的与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。

上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分，不是主要来源。

1.3.燃料型NOx

由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于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，它在煤粉燃烧NOx产物中占60~80%,。

在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N、CN、HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化(挥发份)和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭)两部分组成。

2.我厂低氮燃烧改造方案及成效

2.1.改造前现状：

2.1.1.珞璜电厂二期#3、4锅炉与360MW汽轮发电机组配套，是由法国STEIN公司制造。

2.1.2.锅炉型式：亚临界、一次中间再热、强制循环、双拱炉膛、固态排渣、燃煤汽包炉。其结构为单炉体、π型露天布置。

2.1.3.使用燃料：松藻无烟煤，#0轻柴油。

2.1.4.燃烧方式：直流燃烧器，双拱布置，“W”火焰。

2.1.5.通风方式：平衡通风。

2.1.6.燃烧设备：在炉膛标高30.8米处分前、后拱分别布置有18油枪（14支大油枪，4支小油枪），每拱各9支（7支大油枪，2支小油枪）。总容量30%MCR。18台给粉机供36个煤粉燃烧器，每台给粉机供两个煤粉燃烧器，36个煤粉燃烧器分前后布置，每拱18个煤粉燃烧器。本炉将原C/G组油枪拆除，增设有C/G组共4套小油枪及小给粉机辅助燃烧器。设计燃煤最低稳燃负荷为40%MCR。燃烧区的水冷壁敷设有卫燃带，用以提高燃烧区温度，从而改善煤粉的着火条件。

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