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660MW超超临界机组锅炉NOx生成与控制 2014年9月 一、前言 煤燃烧后产生的污染物较多，其中引起酸雨的主要物质除二氧化硫外就是氮氧化物。氮氧化物排放到大气中对环境造成很大危害，通过呼吸进入人体内，刺激呼吸道和肺部，并对心、肝、肾等造成腐蚀损害，还会引起急性或慢性中毒，并有致癌作用。所以大气中氮氧化物的含量已逐渐引起了各国的关注，许多国家已制订了非常严格的氮氧化物排放法规。氮氧化物的主要来源之一是电站锅炉的燃烧产物，所以采取相应的措施来控制氮氧化物的形成及排放也变得非常重要。 煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，这二种统称为氮氧化物(NOx)，在煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤的燃烧方式，特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件有关。根据专家研究表明，在煤的燃烧过程中生成NOx的主要途径有三个： 　1、热力型NOx，它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx。 　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如HC等反应生成的NOx。 　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而又接着氧化而生成的NOx。 　　这三种类型的NOx，其各自的生成量和煤的燃烧温度有关，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。 2.2　　快速型NOx的生成 快速型NOx主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2分子发生反应，形成的CN、HCN，继续氧化而生成的NOx。因此，快速型NOx主要产生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程。而在燃煤锅炉中，其生成量很小。 2.3　　燃烧型NOx的生成 　燃料型NOx的生成燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化反应而生成的NOx，称为燃料型NOx。燃煤电厂锅炉中产生的NOx中大约75~ 90%是燃料型NOx，因此燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生的NOx的主要途径。研究燃料型NOx的生成和破坏机理，对于控制燃烧过程中NOx的生成和排放，具有重要的意义。 3　影响NOx生成的因素 3.1.1　燃料特性影响　　由于NOx主要来自燃料中的氮，从总体上看燃料氮含量越高，则NOx的排放量也就越大．因此，燃料中氮的存在形式不同，NOx生成量也就随之改变．此外，以胺形态（褐煤，页岩劣质燃料）存在于煤中的燃料氮在燃烧过程中主要生成NO；而以芳香环形态（烟煤，无烟煤）存在的燃料氮在挥发燃烧过程中主要生成N2 O．　　煤挥发成分中的各种元素比也会影响NOx生成量，煤中O／N比值越大，NOx排放量越高，即使在相同O／N比值条件下，转化率还与过量空气系数有关，过量空气系数大，转化率高，使NOx排放量增加，见图2．此外，煤中S／N比值也会影响到各自的排放水平，S和N氧化时会相互竞争．因此，SO2排放量越高，则NOx排放量会相应降低． 3．3　燃烧温度影响　　燃烧温度对NOx排放量的影响已取得共识，即随着炉内燃烧温度的提高，NOx排放量上升．含氮量越高，燃料中氮向气相释放的量越低．过量空气越大、火焰温度越高时，这种负效应越明显． 3．4　一次风率影响　　为了有效控制NOx排放，削弱NOx生成环境，二次风送入点上部应维持富氧区，下部应维持富燃料区．当一次风率提高时，二次风送入点的下部还原性气氛减弱，CO浓度下降，NOx被还原分解的速率降低，使NOx生成量增加． 3．5　负荷率影响　　增大负荷率，增加给煤量，燃烧室及尾部受热面处的烟温随之增高，挥发分N生成的NOx随之增加． 四、NOX含量控制措施 4.1、采用LNCFS技术的燃烧器低NOx燃烧器 LNCFS技术充分使用了分段燃烧原理，从四个角进入炉膛的煤粉和二次风这二股气流之间存在偏置角度，偏置风（CFS）偏离一次风中心线（贴壁方向）22°，造成一、二次风在着火初期的混合率相对较低。因此，在缺氧的初始燃烧区内只发生部分挥发分的析出和着火，该区域位于炉膛从燃料喷嘴至该射流被炉膛内的旋转火球卷吸之处。此时下部主燃烧器区域则处于比传统燃烧方式氧浓度低得多的气氛下，这样既可避免过高的峰值温度，减少热力型NOx的生成，也可以抑制燃料氮向NOx转换的生成反应，从而达到总体上降低NOx排放的目的。 在燃烧器的顶部设有燃尽风喷口(SOFA)。将燃料完全燃烧所需要的剩余空气由此喷口送入炉膛，燃尽风的投入并迅速地与燃烧产物混合，保证燃料的完全燃尽。 4.2、安装脱硝装置 脱硝装置布置主要由两部分组成，一是脱硝SCR反应器区，二是氨站区。本期脱硝采用选择性催化还原脱硝法（SCR）设计，脱硝效率为80%， SCR装置为高含尘布置，加装SCR装置后，省煤器出口水平烟道下