刘洪伟
中油电能热电二公司运行部锅炉 163711
摘要：nox是大气污染物之一，是造成酸雨以及化学光烟雾等环境污染现象的主要元凶，严重威胁了人类的生存环境。目前nox主要的排放来源为热力发电厂，燃煤锅炉在燃烧过程中会产生大量的nox排放至大气中造成严重的环境威胁，课题研究由此出发，针对电厂燃煤锅炉降低nox排放运行方式展开研究。
关键字：nox排放；锅炉效率；三次风
Nox是对臭氧层有严重的破坏作用，持续过量排放会造成酸雨和光化学烟雾等严重的自然灾害。火力电厂的燃煤锅炉是主要的nox排放源。目前，我国火力电厂一般使用脱销在燃烧、低氧燃烧等方式进行对nox排放的控制。
为了更好的实现对nox 排放的控制，就需要充分的了解nox的生成机制，燃煤炉nox的生成机理十分复杂，不仅与燃料类型、燃气炉结构和工作原理有直接关系，与燃烧过程中的温度、空气系数、三次风等环境移速也存在直接的关联。为了确定各项因素对nox产生量的影响量，本文通过实验的方式进行研究。
1.测试方法及数据处理
根据实验目的和实验需求对锅炉的运行工况进行调整，机组运行功率维持在300mw，连续运行2h后，对锅炉各项运行参数进行监测和记录。其中烟气温度使用agilent进行测量，测量间隔为5min，共设置16个采集点。烟气成分数据使用tseto350德图烟气分析仪器进行分析，分析用样品的采集周期为5min。煤粉和飞灰没0.5h小时采集一次。炉内温度中设置9层标高，36个测量点，并通过计算机温度监控软件进行实时平均温度测试。在取得测量结果后nox排放浓度折算至6%，但在锅炉在工作中空预器存在一定的泄压问题，因此需要根据实际情况对排烟温度进行修正。
2试验结果分析
2.1不同氧气含量的影响。
在整个实验过程中，锅炉燃烧符合稳定控制在30mw，其中上三次风占总比值的70%,ofa挡板开度为60%，上中下层燃烧器二次风挡板开度为80%、80%/100%不同氧量下的试验结果如下。
Nox的排放浓度在整体上与氧量呈现正相关的关系，根据试验数据结果，在氧量为3.2%时，nox排放浓度为753mg/m3.伴随氧量的不断增加，nox排放浓度也随之增加。但上升幅度较少，氧量从3.2%上升至3.9%时，nox的排放量上浮仅1.86%。但伴随烟气中氧量比例的不断升高，nox的增长幅度也发生了显著的变化，在烟气中氧量从3.9%逐步上升至5%时，nox排放量上涨至19.92%，相比3.2%有了大幅度的增长。在锅炉工作中产生的nox中，热力型nox占比约为15%，燃料型nox占比85%左右。燃料产生的nox主要由煤炭燃料中的n元素产生，煤炭中元素根据其物理性质分为挥发性n和焦炭型n。
根据进一步的实验结果可以得知。热力型nox最终生成量与反应温度存在之间正相关的的联系。将上中下 层燃烧器标高处不同测点的火焰温度综合求平均， 得到燃烧器区域火焰平均温度。不 同工况下燃烧器层区域火焰平均温度基本相同，炉 膛火焰平均温度也基本接近，这意味着在不同氧量 的工况下，温度的影响较小，热力型 NOx生成量变 化较小。随氧量增加，燃料型 NOx生成量增加导致 了总体 NOx排放量增加。
在含氧量较低的工况下，煤炭燃料没有得到充分的燃烧，锅炉整体功率较低，飞灰中含碳量明显下降。综合考虑nox的排放以及锅炉热效率，最终确定4%的最佳氧量。
2.2不同上三次风量的影响
在整个实验过程中锅炉始终处于300mw的功率中稳定运行，在运行过程中ofa挡板开度设定为最大的开合的60%，上层燃烧器二次风挡和中层燃烧器二次风挡开度为最大开合度的80%，下层燃烧器二次风挡全部打开进行试验。
三次风是锅炉中的制粉系统的细粉分离器分离出来的乏气，其中细煤粉含量约为10%。三次风分别从上三次喷风口和下三次喷风口同时将细煤粉带入燃烧仓中，通过调整上三次风和下三次风的进风比例，得出如下结论，当上三次风进风口进风比例为80%时，nox的排放浓度为740mg/m3.在上三次风进风口进风比例下滑至70%时，nox的排放浓度降低，但降低十分幅度较小仅为3.65%.伴随上三次风进风口进风比例的不断下降，当下降至60%时，nox排放量下滑趋势限制提高，达到了15.14%。
下三次风喷风口出于燃烧器区域，在上喷风口不断增加比例后，下三次风喷风口的喷风量会相对减少，煤粉燃烧效率降低，产生了大量的还原性气体，从而减少了nox的生成量。而上三次风的喷风口处于ofa口下方，在增加喷风量后，大量煤粉进入炉膛浓厚的还原气体区域，有效的还原了烟气中的nox。
根据实验过程中温度传感器获得数据可知，燃烧炉在工作中，内部火焰温度分布不够平均，不同区域火焰温度相差较大，在上三次风喷风量达到70%时，燃烧器区域火焰温度最高，炉内平均温度也最高。在下三次风喷风比值为60%时，炉膛内部平均温度最低。根据实验数据，炉内温度对nox的生成存在影响，但影响效果绩效，与氧量等影响因素相比影响量可以忽略不计，上三次风造成的氧量变化，才是上三次风对nox产生影响的主要原因。
但如果一味的提高上三次风的喷风比例，会造成飞灰含碳量的显著上升，极大的影响的锅炉的整体效率。上三次风比例设置为60%时，飞毯含量为2.94%，锅炉整体工作效率达到峰值，nox生成量也达到峰值，在上三次风比例调整为70%，飞灰碳含量为3.31%,锅炉的整体工作效率小幅度下降，nox生成量显著降低。在上三次风比例达到80%时，煤灰含量为5.49%锅炉效率降至最低，nox的产生率也降至最低。因此综合考虑70%的上三次风设置最为合理，可以充分的平衡锅炉效率和nox生成量。
2.3不同的ofa挡板开度
在实验过程中锅炉的上三次风喷风比值为60%，机组全过程中weichi300mw的运行功率、氧量设置为4%。Ofa挡板的开合度为20%、60%.80%.100%.
根据实验数据可知，ofa挡板的开合度对火焰平均温度存在影响，伴随ofa喷口挡板开度的不断加大，炉腔内部的平均温度会随之下降。Ofa挡板开合度为最大开合度的20%时，炉膛温度为1273℃，nox的排放浓度达到了1020mg/m3。在将ofa挡板开合度调整至最大开合度的60%时，炉腔内火焰的平均温度小幅度下滑至1267℃，nox排放浓度出现了大幅度下降，下降幅度最高可达12.94%。在ofa挡板全部打开后，炉腔内温度下降至1254℃，nox排放量随之下降，但下降量涨幅较低，总下降量约为17.25.综上属于，ofa挡板设置为最大开合度的60%时，综合收益最高。
3.结论
课题的研究结论如下：
其一，氧量对炉内火焰温度影响较小，因此氧量对热力型nox的影响可以忽略不计，氧量影响锅炉的燃烧效率，对飞灰含碳量有直接影响，氧量增加可以提高锅炉的燃烧效率，但nox的生产量也随之增加，综合衡量氧量设置为4%为最佳参数。
其二，上三次风喷风量比例增加可以有效降低nox的生成量，但也对锅炉效率带来的负影响，上三次风喷风比例超过80%时，nox的排放浓度约为740mg/m3，过滤效率为91.89%。为最佳参数区间。
其三，随着 OFA 挡板开度增大，燃烧器区域过量 空气系数减小，炉内火焰平均温度下降，NOx 排放 浓度下降，锅炉效率小范围波动。
参考文献
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作者简介：
姓名：刘洪伟
性别：女
民族：汉
籍贯：黑龙江省大庆市
出生年月：19760220
文化程度：大专
现有职称：技师
研究方向：锅炉运行、燃烧调整