一种火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法

摘要

本发明提供一种火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，包括：选用含氮量低的煤炭做燃料；低负荷时，提高含氧量；调节一次风与二次风的比值，在炉膛内形成还原区；调节风箱与炉膛的压差；锅炉上层配置分离燃尽风，减少燃烧区域的风量和氧量；控制风量与煤量的比值。上述技术方案中，通过控制配风降低炉膛内的温度，在炉膛形成还原区，避免高温和高氧同时存在，降低NOx的生成量，用以达到减少排放的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及电力生产行业，特别是指一种火电厂四角切圆锅炉降低NOx 生成的方法。

背景技术

火电厂制粉系统采用中速磨正压冷一次风机直吹式系统，5台磨煤机，4 台磨运行可满足锅炉BMCR工况；燃烧方式采用低NOx同轴燃烧系统，20只 直流式燃烧器分5层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中 呈四角切圆方式燃烧。一、二次风间隔布置，每相邻两层煤粉燃烧器之间布置 有一层辅助风喷嘴（包括上下两只预置水平偏角的辅助风喷嘴和一只直吹风喷 嘴），上部设有二层紧凑燃烬风，其上部设置五层可水平摆动的分离燃烬风， 整组一、二次风喷嘴可上下摆动。一次风喷嘴采用上下浓淡分离式，有利于防 止炉膛结焦、高温腐蚀，有利于降低NOx排放和稳定燃烧。

NOx包括NO,NO₂,N₂O,N₃O₂，N₂O₄，N₂O₅等，但是在燃烧过程中生成 的氮氧化物，几乎全是NO和NO₂，通常把这两种氮的氧化物叫做氮氧化物。 NOx很易与人体和动物血液中的血色素混合夺取氧分，使血液缺氧，引起中 枢神经麻痹症，NO₂还强烈刺激呼吸器管粘膜，引起肺部疾病。还对入体的心、 肝、肾脏及造血组织有损害，严重时会导致死亡。同时，NO和NO₂会破坏同 温层中的臭氧层，使其失去对紫外光辐射的屏蔽作用，危害地面生物。大气中 有NOx与SOx、粉尘共存，生成硫酸或硫酸盐溶液和硝酸或硝酸盐溶液，形 成酸雨。由于NOx对人类和自然界存在危害，必须控制NOx的生成和排放。

电厂锅炉生成的NOx主要有两种类型，一种是热力型NOx，由空气中的 氮气在高温下与氧化合而生成，一种是燃料型NOx，由燃料中的化学氮在挥 发析出中成离子状态与高浓度氧化合而成。目前，电厂为了降低NOx的生成 量，大部分采用超临界机组，锅炉型式：超临界变压运行螺旋管圈直流炉，单 炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢构架、 全悬吊结构、露天布置、∏型燃煤锅炉。锅炉采用上海锅炉厂有限公司提供的 50MW超临界压力直流锅炉，为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，采用单 炉膛四角切圆燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊 结构、露天布置、Π型燃煤锅炉。然而，机组正常运行时通过SCR脱硝装置 控制NOX的排放量，对空气预热器有相对的腐蚀危害，并且液氨耗费量也比 较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成 的方法，以解决NOx排放量高的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种火电厂四角切圆锅炉降低 NOx生成的方法，包括：

选用含氮量低的煤炭做燃料；

低负荷时，提高含氧量；

调节一次风与二次风的比值，在炉膛内形成还原区；

调节风箱与炉膛的压差；

锅炉上层配置分离燃尽风，减少燃烧区域的风量和氧量；

控制风量与煤量的比值。

其中，所述含氮量低的煤炭为长焰煤。

其中，所述低负荷时，含氧量控制在4%～4.5%。

其中，所述一次风与二次风的比值为0.48～0.52。

其中，所述风箱与炉膛的压差为0.4～0.5kPa。

其中，所述锅炉上层配置分离燃尽风，为在燃烧器上面一定距离处增设 SOFA喷嘴，并均匀配风。

其中，所述风量与煤量的比值为2.3～2.7。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

通过控制配风降低炉膛内的温度，在炉膛形成还原区，避免高温和高氧同 时存在，降低NOx的生成量，用以达到减少排放的目的；经过本发明方法的 调节，NOX的生成量与现有相比能降低120-150mg/m³。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将在具体 实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，包括：

（1）选用含氮量低的煤炭做燃料；

经实验证明，电厂选用的煤燃料中含氮量对NOx生成的影响为：含氮量 增加，总的NOx大致呈线性增加；现有各品种煤的含氮量的情况如下：

煤种 范围 算数平均值 几何平均值 标准偏差 褐煤 0.39-1.37 0.78 0.73 0.28 长焰煤 0.36-1.19 0.70 0.69 0.15 气煤 0.57～1.92 1.11 1.07 0.27 肥煤 0.59～1.42 1.06 1.03 0.21 焦煤 0.57～1.68 1.04 1.02 0.24 瘦煤 0.44～1.35 1.04 1.01 0.24 贫煤 0.43～1.59 1.05 1.00 0.31 无烟煤 0.26～1.61 0.95 0.90 0.29

因此，本实施例中，选择含氮量低的煤作燃料，以降低NOx的生成，如 长焰煤或肥煤；优选地，选用含氮量低的长焰煤。

（2）低负荷时，提高含氧量；

氧量的高低对NOx的生成有影响，保持负荷稳定180MW，配风方式不 变，经过实验得出氧量的高低对NOx的影响，实验结果如表1。

表1

负荷 氧量（%） NOx的生成量（mg/m³） 180MW 3.6 420 180MW 4.0 480 180MW 4.4 550 180MW 4.8 605

经实验表明：NOx的含量呈增长趋势，氧量越低，NOx越低，氧量越高， NOx越高，但是氧量与NOx不成正比例关系，会随着氧量的增加而增加量减 少；因此，本实施例中，将含氧量控制在4%～4.5%，优选值4%。

（3）调节一次风与二次风的比值，在炉膛内形成还原区

随着一次风与二次风的比值增加，煤粉从富燃料燃烧转换为富氧燃烧，由 于含氧量的增多，煤中的氮转化为NOx的程度在逐渐的增加。

保持负荷稳定180MW，配风方式不变，经过实验得出一次风与二次风的 配比对NOx的影响，实验结果如表2。

表2

负荷 一次与二次风的比值 NOx的生成量（mg/m³） 180MW 25：38 600 180MW 21:40 520

经实验表明：随着一次风与二次风的比值的减小，NOx逐渐减小；将比 值固定在0.5时，产生的NOx最小；因此，本实施例中，所述一次风与二次 风的比值选定在0.48～0.52，优选值为0.5。

（4）调节风箱与炉膛的压差

令风箱与炉膛的压差为Δp，Δp比较高时，二次风的风速比较高，动量 也大，一次风从喷口出来后不久即被二次风所卷吸，射流轨迹变弯，形成一转 弯的扇形面，对卷吸周围的高温烟气更加有利，由于温度高，热力型NOx的 生成量比较大，从而使总的NOx的排放量大；Δp比较低时，二次风速比较 低，刚性也比较弱，二次风很快就与一次风混合，在煤燃烧初始阶段，大部分 的挥发分氮（气相氮化合物）随煤中其它挥发物一起释放出来，形成中间产物， 如NHi，CH和HCN，在氧气存在条件下，这些中间产物会进一步氧化成NOx， 使燃料型NOX的生成量增大，从而使总的NOx排放量增大。

保持负荷180MW，配风方式不变，氧量、磨煤机组合方式均不变，通过 改变二次风箱与炉膛压力的差压Δp来进行实验，实验结果如表3。

表3

负荷 Δp(kpa) NOx的生成量（mg/m³） 180MW 0.45 510 180MW 0.30 570

经实验表明：Δp越大，NOx生成量逐渐减少，将风箱与炉膛的压力差定 在0.45kPa，NOx的生成量最低；因此，本实施例中，所述风箱与炉膛的压力 差选定在0.4～0.5kPa，优选值为0.45kPa。

（5）锅炉上层配置分离燃尽风，减少燃烧区域的风量和氧量

通过对锅炉的配风方式对NOx排放量的影响分析，在锅炉上层配置 SOFA(Separated OFA,分离燃尽风)，开大之后可以降低NOx；各个风嘴均匀配 风相对于其他配风方式，NOx较低；减少燃烧区域的风量和氧量，同时避免 高温和高氧同时存在可以降低NOx。

（6）控制风量与煤量的比值

经实验证明，将磨煤机的风量设定为煤量的2.3～2.7倍左右时，产生的NOx 较少，优选值为2.5倍。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

通过控制配风降低炉膛内的温度，在炉膛形成还原区，避免高温和高氧同 时存在，降低NOx的生成量，用以达到减少排放的目的；经过本发明方法的 调节，NOX的生成量与现有相比能降低120-150mg/m³。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。