浅谈乐电对于降低NOx排放的综合优化措施

崔 健

（浙能乐清发电有限责任公司 浙江乐清 325609）

1 锅炉设备概况

浙江浙能乐清发电有限责任公司一期2台600MW锅炉为超临界参数变压运行、螺旋管圈直流炉、单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉、露天布置燃煤锅炉，锅炉尾部烟道布置两台三分仓容克式空预器。

锅炉由上海锅炉引进ALSTON超临界技术提供，型号为SG-1913/25.4-M956。锅炉汽包标高71850mm，炉膛宽度为18816mm，炉膛深度17696mm，宽深比为1.06:1。锅炉燃烧系统配中速磨、冷一次风机、正压直吹式制粉系统，配6台HP1003磨煤机，R75=25%(高负荷时5台磨运行，1台备用)。24只低NOx同轴直流式燃烧器(LNCFS)分6层布置在四角，切向燃烧。燃烧器的上部设有SOFA风，以降低炉内NOx的生成量。过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制。再热器汽温采用燃烧器摆动调节，再热器进口连接管道上设置事故喷水。

2 分离燃尽风SOFA对NOx排放的影响

按照空气分级燃烧降低NOx排放的原理，在机组负荷、总空气量不变的前提下，增加燃尽风的送风量可以降低NOx的排放。

锅炉共有5层燃尽风喷嘴，自下而上分别为ABCDEF，正常情况下，锅炉额定负荷时开启4层燃尽风，燃尽风总流量约为480t/h左右。SOFA风量对NOx排放浓度的影响，如下表所示。

由表可知，相同等的锅炉负荷条件下，NOx排放浓度随着SOFA风量的降低而逐渐增大，SOFA风量减少一半，NOx排放浓度增加152mg/Nm3，增加幅度达48%，说明SOFA风量对NOx排放有显著的影响。

但由于低NOx燃烧导致炉膛火焰中心上移，锅炉低NOx燃烧会对锅炉运行经济性产生不利影响，其中最为显著的是飞灰含碳量的升高。而当SOFA风量减小，对锅炉效率和再热器减温水量有显著的有利影响，SOFA风量减少50%，锅炉效率提高0.257%（其中主要影响的是飞灰含碳量），再热器减温水由43.56t/h减少到10.48t/h。发电煤耗可分别降低0.9g/kW·h和1.23g/kW·h。

综上所述，SOFA风量不能单纯一味的为了降低NOx排放浓度而增加过大，亦不能为了一味的提高锅炉效率而大量减少SOFA风量，综合考虑SOFA风量应当为正常风量的75%左右较合适。

3 氧量对NOx排放的影响

从NOx的生成机理可以知道，炉膛氧量对NOx的排放有重要的影响。氧量高，NOx生成量大；氧量少，NOx的生成量少。

在SOFA风量不变的条件下，通过改变炉膛氧量进行NOx排放测试。氧量对NOx排放浓度的影响，如下表所示。

由表可知，NOx排放量随着炉膛氧量的增大而增加，在高氧量时增幅更大。如果以3.23%炉膛氧量为基准，炉膛氧量增加到3.73%时，NOx排放浓度增加50mg/Nm3，增幅16%，而炉膛氧量降低到2.25%时，NOx排放浓度下降15mg/Nm3，降幅5%。为了减少NOx的排放，在保证燃料充分燃烧的情况下，应尽量减少炉膛氧量。

1#、2#炉目前在正常运行时，炉膛氧量基本控制在3%左右，在此炉膛氧量基础上提高氧量会导致NOx排放浓度大幅增加，而降低氧量会减少NOx排放浓度，不过幅度有所减小。提高炉膛氧量有利于降低飞灰含碳量和排烟温度，但是与低氧量燃烧相比，锅炉效率并不具有优势。

综上所述，锅炉正常运行时在氧量控制在3%左右的前提下，可再适当的降低氧量，综合考虑应保持2.5%～3%炉膛氧量运行较为合适。

4 煤种及锅炉负荷对NOx排放的影响

煤种的变化对NOx的排放浓度有较大的影响：容易着火燃尽的煤，NOx排放浓度低；含氮量高的煤，NOx排放浓度高。

本厂燃用较普遍的两种煤种为神混和优混，其中神混的含氮量较低，低位发热量较高，燃烧特性较好。燃用神混煤可以显著降低NOx排放浓度，也可以显著提高锅炉效率。煤种变化时，炉膛温度、减温水量等均没有大幅度的变化。即选择煤种时，需尽量燃用低含氮量的、易着火的神混煤。

低负荷时，由于炉膛温度降低，在相同炉膛氧量的条件下，NOx排放浓度会有所降低。但随着炉膛氧量的升高，NOx排放浓度增加，炉膛氧量由3.26%升高到5.29%，增幅可达75%。低负荷与高负荷相比，虽然排烟温度有大幅下降（17℃左右），但飞灰含碳量增加约1倍，锅炉效率总体上呈降低趋势，主要下降因素在于固体未完全燃烧损失和散热损失。

综上所述，含氮量越低、易着火的煤种能有效降低NOx排放，对于负荷的高低，由于氧量的变化而使得生成NOx量的变化。综合考虑，对于本厂来说尽量使用神混类型的煤种及保持高负荷的运行均能降低NOx的排放，使得达到国家环保的要求。

5 结语

近年来，我国电力行业迅速发展，火电机组装机容量逐年剧增，氮化物的污染问题日趋严重，根据新颁布的国家环保标准，火电厂的NOx排放浓度必须控制在100mg/Nm3以下，这就要求电厂必须采取有效的措施来减少NOx的排放量。目前我厂除了加装了尾部烟道脱销装置（SCR装置），还利用燃烧的运行调整来降低NOx的生成量如：利用增加5层分离燃尽风SOFA风量；适当降低运行锅炉的氧量。综合考虑，在选择煤种方面尽量燃用含氮量低、易着火的神混煤；尽量保持高负荷的运行时间；建议SOFA风量应为当前正常风量的75%左右较为合适；控制锅炉的氧量保持在2.5%～3%左右。自从该综合优化措施实施以来，公司的NOx排放浓度不仅达到国家环保标准，而且正常运行时均能保持75mg/Nm3左右。下一步，公司进行超低排放的改造工程，届时NOx的排放浓度将有望达到50mg/Nm3以下。