浅谈如何降低Nox的排放

陈飞徐聪

摘要：通过试验得知，在研究煤的热解气和部分气化生成气再燃均能较好的抑制NOx生成。抑制效果比空气分级燃烧效果更优,而解耦的燃烧方式抑制NOx生成的效果最为突出，其相对于传统的燃烧NOx的排放相比之下，降低了32%以上之多。而对于煤的种类来说，对各种燃烧方式降低NOx的程度也均有不同的影响,煤中单位里氮含量的燃料比(固定碳/挥发分)越大,煤的热解气和部分气化生成气再燃以及解耦燃烧方式下NOx的排放量相对就越高，相反则越低。在煤的部分气化生成气再燃烧方式中,部分氧化气化段的通氧量影响着NOx排放的效果,也就是说通氧量不同，NOx排放就不同。而当在氧气体积分数为8%～10%时的NOx生成量最低。

关键词：燃烧；Nox的生成；Nox的排放；气体再燃；煤

引言

随着我国经济的迅猛增长，以及电站、核电站等电力系统工业的飞速发展，燃烧煤所产生的NOx污染物也伴随着这些发展与日剧增。大气污染物之一就是氮氧化物。由于NOx的排放在煤的燃烧产物中所生成的比较复杂,且其对人类乃至整个生态系统所造成的危害极为严重,因此，对NOx排放过程中产生的排放量的控制，已经引起了全球性大范围内的普遍重视,很所国家甚至可以说，绝大多数国家和地区都制定了比较严格的限制NOx排放的标准及法律法规。而我们国家，也于1996年8月，开始实施并要求了电站锅炉NOx排放浓度小于等于650mg/Nm3的排放指标的规定。以此便不难看出，控制电站锅炉NOx的排放量是维护全球生态发展的首要任务，它是重中之重的，也是势在必行的。

锅炉燃烧的优化是最常见的方法，也是通常降低NOx排放的首选方法。燃烧优化通过锅炉燃烧器运行参数的调整是实现的,通过改变燃烧条件的方法，来降低Nox的排放，这种技术统称为低Nox燃烧技术。而在各式各样的降低Nox排放的技术中，低Nox燃烧技术采用最为广泛、也相对比较简单，更重要的是它最为经济并且效果最为明显。

它是根据采取控制过剩空气量,通过对燃烧器一、二次风量配比的调整,用平衡送入每只燃烧器的风粉量等方法,从而在燃烧过程中把NOx的生成量降到最低。对于已经采用低NOx燃烧技术的电站锅炉,燃烧优化仍然是降低锅炉NOx排放的重要前提。目前，用改变燃烧条件的方法来降低Nox的排放，简单概括主要有以下几种：

①低过量空气燃烧

使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制Nox生成。这是一种最简单的降低Nox的排放方法。

②空气分级燃烧

基本原理是将燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70-75%（相当于理论空气的80%），使燃料先在缺氧的富燃烧条件下燃烧。

③燃烧分级燃烧

在燃烧中已生成的NO遇到未完全燃烧产物CO、H2时，会发生NO的还原反应。

1举例说明

通过对某电厂锅炉机组进行试验研究,对锅炉效率和NOx排放量进行分析，使二者与电站锅炉运行的参数之间的相互关系,以此来指导锅炉燃烧过程中的高效低NOx排放运行。

2设备概况

某电厂锅炉机组采用的是一次再热控制循环汽包炉。该炉采用[1]一次中间再热,全悬吊平衡的通风方式,构成炉膛的管是采用管径为45mm×6mm的膜式水冷壁管。单炉膛双切圆式的燃烧,制粉系统为中间储仓式。炉膛烟气通过屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温再热器、低温过热器、省煤器、空气预热器、除尘器依次流过。炉膛的截面成长方形。制粉系统采用的是中储式乏气送粉系统。燃烧器采用的是百叶窗式浓淡分离式,这样的搭配组合，可以更有效的保证低负荷情况下的稳燃和低NOx的排放[2]。

3燃烧调整试验内容及试验结果

3.1试验的标准和试验方法

试验依据国家标准GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》和GB10184-2015《电站锅炉性能试验规程》进行,测定方法是采用锅炉效率反平衡法来进行测定。

3.2燃烧调整试验项目

采用正交的方法来对燃烧调整变参数的进行试验,同时采用正交选优的方法进行优化试验。燃烧参数调整包括：变一次风压试验、变二次风配风方式试验、变氧量试验和变燃烧器浓淡分离水平试验等。

将各因素水平下所对应的效率和NOx排放值分别进行加权平均计算、极差及显著性计算，从而确定出最优的工况。

（1）由此可以得知，锅炉在燃烧过程中，随着一次风压的提高NOx的排放量会跟着逐渐降低。目的是为了让锅炉效率提高，而同时又能将NOx的排放降至最低。

（2）对于二次风配风方式因数，在二次风均等、正塔和束腰的3种配风方式中,采用二次风正塔配风方式，锅炉效率最高。与此同时，锅炉燃烧时NOx排放浓度也是最低的。所以，经综合考虑，选取正塔配风方式为二次风配风方式。

（3）对于氧量因数,大家都知道，随着氧量提高锅炉的效率也随之提高，而对于锅炉NOx排放水平有一个氧量最佳值。所以，经综合考虑,在既能保证锅炉效率提高的同时又能降低NOx的排放,应控制省煤器出口氧量为4.5%。因此,为保证锅炉能够高效低NOx的运行,燃烧优化控制参数选取一次风压,二次风配风方式为正塔配风。

4结论

通过对某电厂锅炉机组在一定工况下,进行燃烧优化调整试验,可以得到下面几个结论：

(1)通过进行锅炉燃烧优化的调整,来降低NOx排放的试验研究,可以带来明显的经济效益和社会效益。从优化工况后的试验结果来看,锅炉效率为93.42%,比燃烧调整试验前的91.03%高出2.35%；锅炉NOx排放水平为645mg/Nm3,比燃烧调整试验前的790mg/Nm3下降了18.35%。因此,燃烧优化调整是降低NOx排放的首选方法。

(2)对于锅炉的经济性和锅炉NOx排放，其燃烧参数的选择对NOx排放的降低影响比较大。而对于不同炉型、不同燃烧方式、不同煤种,其结果也均不相同，我们可以通过燃烧调整试验进行详细的分析,从而得到优化运行的参数。

参考文献

[1]孙学信.燃煤锅炉燃烧试验技术与方法[J].中国电力,2002,(14).

[2]聂明局,等.大型贫煤和烟煤锅炉NOx排放特征的研究[J].湖北电力,1998,(4).

[3]许传凯.大型电站锅炉用煤及燃烧技术[J].中国电力,1996,(12).

[4]张成恩.分级燃烧技术的应用[J].锅炉技术,1998,(6)