火电厂降低NOx排放的措施分析.pdf

2009年第27卷第5期 内蒙 古电力技术 盥堂 坠塑Q堕鱼 Q兰 垒里 些鱼 垦 垦旦Q里 堡 垦 2l 火 电厂降低NO 。排放 的措施 分析 An al y sistoMeasu resforReducingEmission s ofN O 。i nPow erPlants 冯 恩 民 内蒙古 国华准格 尔发 电有限责任公司，内蒙古准格 尔010300 摘要】通 过对内蒙古 国华 准格 尔发电有限责任公司与 达拉特电厂在NO。产生差异上的 对比分析，确定了准电公司的NO，排放以燃料型NO ，为主，NO。排放超标的主要 原因是入炉煤 的 灰分较高。通 过调整机组 负荷和炉膛氧量的方 法使得N O 。排放得 到有效控制。但从长远考 虑，建议选用S C R脱氮技术。 、 【 关键词】NO ，排放；燃烧 调整；燃料型NO。；机组负荷调整；炉膛氧量 f中图分类号】T K 227 ．1；X5 l l 『文献标志码1 B 『文章编 号11008 6218200905 0021 03 1机组概况及Nq超标排放情况 神华 内蒙古准格尔发电有限责任公司以下简 称 准电公司总装机容量为1320 MW ．其 中二期工 程2330 MW机组NO，排放标准执行第二时段标 准650mg／m ’ ， 三期工程2330MW机 组NO ，排放 标准执行第三时段标准4 50mg／ m 。 。准电公司锅炉为 美国BW公司制造亚临界参数、中间再热、自然循 环单锅筒锅炉。锅炉燃烧 系统 由EI DRB型燃烧器 、 大风箱、高能点火器、点火油枪等组成。采用正压直 吹MP S中速磨系统，前后墙对冲燃 烧 方式。设计燃 料为内蒙古准格尔煤田的劣质煤和洗 中煤。虽然4 台锅炉燃烧均采用 了低 氮燃烧技术，但在大负荷和 氧量控制不当的情况 下，l号、2号 机组二期工程 NO 。存在超标排放现象。 2008年准电公司全年缴纳 排污费634万元，其 中S O排污费 132万 元，占总额 的2l％．NO。排污费44 5万 元，占总额的 70％ ，NO。 已成为准电公 司的第 一 大气污染物。 2NO 。的生成机理分析 2．1生成 机理 NO 。生成机理和途径 一 般分 为热力型、燃 料型 和快速型3种。 1热力型是 指空气中的氮气在高温下氧化而 成N O。，在温度足够高时，可占到NO，总量的20％； 2燃料型指 的足燃料 中含有的氮化合物在燃 烧过 程中热分解而又氧化生成NO ，，占到NO，总量 的60％ ～ 80％ ，最高可达90％； 3快速型指 的是燃烧时空气中的氮气和燃料 中的碳氢离子团等反应生成NO。，量很少， 一 般 小于 5％。 2．2影响因素分析 燃煤锅 炉产生的NO。主 要以热力型NO。和燃 料型NO。为主，并取决于热力犁与燃料型中占主导 地位的因素。对多数 常规燃烧方式的燃煤固态排渣 锅炉而言，其热力型NO。的生成量较少，燃 料型NO。 的生成量较 多。 1热力型NO。的生成量与 火焰温度、氧浓 度 和高温区停留时间有关，不受燃料组成 的影响，燃 烧 温度越高。生成NO。越 多。 2燃料型 NO 。的生成机理复杂，与燃 料的组 成特性 有关，主 要是 燃煤特 性燃 料 比 刚 y固定碳 含量／挥发分、过剩空气系数等。过剩空气量大，产 生的燃料型NO，多；煤的燃料比刚y越高，NO，的 转化率越低；燃料 中氮的含量增加时 ，生成的燃料型 【收稿日期] 2009 04 一 。文 ’【 修改日期]2009 07 06 [作者简介]冯恩 民 1977 一 ，男，内蒙古人，学士学位 ，工程师，从事电厂环保工作。 22 内蒙古电 力 技 术 2009年第27卷第5期 NO ，量增加，但NO。的转化率减小，这是因为在氧化 性气氛 中生成的NO。遇到还原性气氛富燃料燃烧 或贫氧状态时，会还 原成氮分子N，即NO 。被还 原。 3准电与达电NO 。产生量偏差原因对比 通过调研，了解到内蒙古境 内大多数发 电机组 存在不同程 度NO。超标排放 的现象，但达拉 特发 电 厂f以下简称达 电 的NO。排放 一 直控制在非常理想 的水平。由于达 电与准电公 司机组类型 一 致、主辅机 设备、燃烧工况基本相同，因此进行对比分析。 3．1热力型Nq生成途径比较 热 力型NO。的生成速 度与燃烧温度呈指数关 系。在燃烧 温度低于 l500℃叫 ‘ ，热力型NO，的生成 量很少如果炉内存在局部高温区，在高温区内形成 的NO。住炉内整 个热 力型NO，的生成量中占很 大 比例．而降低炉膛温度主要是通过降低负荷来实现 的。 由于达电和准 电公司运行机 组、锅炉、辅机均为 同类型没备，甚至 运行操作方式也 一 致。因此热 力型 NO 。生成途 径 对 达电和准电公 司的影 响基本是相同 的。 3．2燃料型N0、生成机理比较 不同的燃 烧 条件及燃 料所生成NO，并不尽 相 同，应根据具体情况分析。 一 般来说，其挥发分越高， 生成的挥发氮越 多，燃料型NO。的生成量越高。实 际的入炉燃料如果挥发分较高，则其厅／y较低，加 上气温偏 高 ，分级燃烧不够，生成的NO，以燃 料型 为主导的可能性大。 燃 料型NO。在达 电和准电公司总 的NO，产生 量中均占主导位置。通 过表l数据的对比分析．可明 显看出达 电燃煤挥发分较准电低；准电入炉煤灰分 显著高于达 电；燃煤含氮量属于同 一 水平准电公司 固定碳 含量EI _39％ 、挥发分V 38％ ，只／V I．03 ，达 电固 定碳 含量Fc38．61％ 、挥发分V 30 ．26％ ，E／y 1．28，明显高于准电公司。 表l达电、准 电燃 料煤 质对比数据 由以上分析可以确定 ，造成准 电公司NO。排放 浓度较达电高的主要原因是煤质存在较大差别，燃 料型NO。排放量较高。 4控制NO 。排放的措施 燃烧 过程中影响NO，生成的主 要因素包 括燃 烧温度、反应区中的烟气气氛、燃烧器结构、燃料及 燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。 因改 变煤质受诸多条件的限制，改造燃烧器结构和增设 脱硝装置 正处于前期调研阶段 ，所以当前控制 NO 。 超标排放最直接、有效的方法是进行机组负荷和炉 膛氧量 的优化控制。 4．1控制原理 空气燃料混合越均匀，扩散燃烧越好，在此条件 下、NO。生成量随着氧量的增加而增加，因 而提高风 煤混合的均匀性，相对减少了过剩空气量及0，亦 是减少N O。的技术措施之 一 ；在0增加到 一 定程度 以后，NO。排放量 的增加渐趋平缓，这 是因为随着氧 量的增加，炉内燃烧区域的供氧加强，燃烧强度增 大，使炉膛 火 焰温度升高，热力型NO。的生成量增 大。另外，燃烧区域 氧浓度增大，为燃料中氮化合物 燃烧 时的热分解产 物进 一 步 氧化成NO。提供了条 件，从而使燃料型NO。的生成量也增加，囚此NO， 总的排放量增加。但随着0的进 一 步增大使送入锅 炉的风量过大时，会造成燃烧区域的火焰温度降低， 从而使热力型NO。的生成量减少，因 此NO，总排放 量 的增加 趋势平 缓；若O，进 一 步增大，NO，的生成 量还会有降低的趋势。 4．2控 制措施 在实际运行中，准电公司通过采取以下方式控 制N0，生成适当关小下层二次风挡板开度，开大L 层二次风挡板开度，同时保证下层磨煤量偏置大于 【 二层磨，这样可以在炉下部形成缺氧富燃料区 ，由于 空气不 足，延长了燃烧过 程，也降低了此区域 的温度 水平，从而降低了NO。的生成量；调平 粉 管道 间的 燃料平衡及燃烧器问的送风平衡，避免出现局部高 温；因准电公司燃煤的挥发分较大，磨煤机 一 次风量 可偏大 一 些 ，以延长着火时 问；尽量降低煤粉细度 在保证燃烧良好的情况下 ，尽量降低氧量运行加强 炉膛 吹灰。采取措施 后实测NO ，排放情况 见表2。 由表2可以看 出，在满负荷工况下 ，控制炉膛 氧量 应维 持在2％以下 ，NO。排放 浓 度可控制在 505m g／ m ’ 以下 ，否则N O。排放浓度将超标；机组负 荷率在9l％的情况 下即负荷为300MW．控制 氧量在3 ．19％ ～ 3．5％ ，N O。排放 浓 度可控制在560 ～ 2009年第27卷第5期 内蒙古 电力技 术 23 表2准 电公司l号 、2号炉NO。监 测数据统计 1号2008 05 27 2号2008 05 27 2号2008 06 24 2号2008 06 30 2号2008 07 07 】号2008 07 29 2号2008 07 29 1号2008 08 05 2号2008 08 05 1号2008 08 一 12 2号2008 08 12 09 -27 09 -4 4 0947 104 7 104 8 1052 16 ．26 1631 1653 1619 1624 1633 1604 1607 1613 0838 084 2 084 8 0919 09 ．29 0933 lO23 1 1 -05 1146 0950 1014 1 l10 0903 0912 0931 0936 094 0 0943 4 92 4 77 509 78 2 78 7 787 911 9 12 90I 595 568 572 56 1 606 567 559 552 54 4 570 577 58 0 524 5 17 5 19 4 52 496 4 7 l 468 475 4 8 2 4 85 4 88 505 1．50 1．50 1．50 1．60 1．60 1．60 1- 4 1．4 I．4 1．5 1．5 1．5 1．4 1． 4 1．4 1．5 J，5 1．5 1．4 1．4 1．4 1_ 4 1．4 1．4 1- 4 1．4 1 4 1．3 I．3 1．3 u l4 1- 4 l4 527 5 1 1 545 8 94 899 899 91 1 9 12 90l 638 608 613 561 606 567 599 591 58 3 570 577 58 0 524 5 17 5 19 4 52 496 4 71 434 4 4 1 4 4 7 4 8 5 4 88 505 280 28 6 28 2 303 322 330 33 2 33 2 333 300 300 315 312 304 304 302 302 28 4 267 261 261 319 319 320 329 3 19 320 298 314 33 l 33 1 33 l 33 1 4．25 4．05 4 4 3．5 3．5 3 3 2．95 3．5 3．5 3．7 2．53 33 2 3_ 32 3．19 3．19 4 _ 26 3．8 3．8 3．8 1．9 1．6 1．6 1_54 2．1 2 3 3 1．6 2 1．2 I．7 1．8 达标 达标 达标 不达标 不达标 不 达标 不达标 不 达标 不达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达 标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达 标 达标 达标 640m g／ m 。 。 5结论及建议 分析认为，造 成 准 电公司NO。排放浓度存在超 标排放现象 的主 要因素是燃料型 NO ，的排放量 大， 通过燃烧调整 措施的综 合应 用 可使N O。排 放 浓 度 控制在 国家允许排 放标 准之内。 虽然通 过燃烧调 整措施 的综合应用使准 电公司 在NO。排 放控制方面取得了 一 定 成 效 ，但在调 整中 也存在以下问题低 氧燃烧 会造 成炉内C O浓度的 急剧增加，还原性气氛降低了灰熔点，引起 炉壁结渣 与腐蚀，且低 负荷下难以运行；要控制飞灰及大渣 含 碳量．就要降低煤粉细度，制粉系统单耗必然增大。 上述 问题 应通过试 验手段得出优选方案，以实现择 优控制。 从短期 来看．通过燃烧 调整可暂时降低 NO 。的 排放量并满足当前国家排放标 准，但如果 国家提高 排放标准就必须进行二次投资改造；从 长远来看，要 想 从根本上降低NO。排放，必须对燃烧器进 行彻底 改 造 或 安装 脱硝装置，建议选 用S CR法，按脱 氮效 率8 0％测算，可在现有基础上节 约 N O 。排污费4 4 5 万元／a。 在当前电力市场竞争日趋激烈的情况 下，准 电 公司必须采取措施降低NO。排放，才能满足环保要 求，更好地履行社会责任。 编辑张 俊 英