CN103267303A - 一种火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
Claims (7)
1.一种火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，其特征在于，所述含氮量低的煤为长焰煤。
3.根据权利要求1所述火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，其特征在于，所述低负荷时，含氧量控制在4%～4.5%。
4.根据权利要求1所述火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，其特征在于，所述一次风与二次风的比值为0.48～0.52。
5.根据权利要求1所述火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，其特征在于，所述风箱与炉膛的压差为0.4～0.5kPa。
6.根据权利要求1所述火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述火电厂四角切圆锅炉降低NOx生成的方法，其特征在于，所述风量与煤量的比值为2.3～2.7。
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