国产 300MW 循环流化床锅炉低氮燃烧技术分析.docx

国产300MW循环流化床锅炉低氮燃烧技术分析摘要：简要分析了循环流化床锅炉烟气中NOx的来源和生成机理并以云浮发电厂2×300MW循环流化床锅炉为例探讨了在锅炉还未安装脱销设备时为达到国家最新NOx排放标准对循环流化床锅炉降低NOx排放实行了一些行而有效的方法也为以后的生产提供了宝贵经验。关键词：循环流化床（CFB）、氮氧化物、低氮燃烧【分类号】TK229.6一、引言根据《国家发展改革委关于扩大脱硝电价政策试点范围有关问题的通知》自2013年1月1日起将脱硝电价试点范围由现行14个省（自治区、直辖市）的部分燃煤发电机组扩大为全国所有燃煤发电机组。届时对已投产锅炉的氮氧化物排放控制低于200mg/m3国家补贴脱硝电价每千瓦时8厘钱。因此云浮发电厂将6台机组的脱销改造列为今年工作的重中之重而2台300MW循环流化床机组的脱销改造计划于年底进行。在此之前如何使循环流化床锅炉NOx排放达标也具有迫切的现实意义。二、设备概况云浮发电厂2×300MW循环流化床锅炉为亚临界、再热、单汽包自然循环、岛式布置、全钢架支吊结合的循环流化床锅炉。锅炉采用高温绝热旋风分离器进行气固分离运转层标高为12.6m。锅炉本体钢架由三跨组成第一跨布置炉膛第二跨布置高温绝热旋风分离器、返料器等第三跨布置尾部烟道。锅炉整体呈左右对称布置炉膛与后烟井之间布置有三个钢板绝热式旋风分离器。旋风分离器下部各布置一台非机械的"U"型回料器使物料流化返回炉膛。锅炉采用两次配风一次风从炉膛底部一次风室、布风板及风帽进入炉膛炉膛底部设有钢板式一次风室（内侧敷设有耐火浇注料）悬挂在炉膛水冷壁下集箱上。二次风分别从燃烧室前墙锥体部分分上中下三层进入炉膛、从燃烧室后墙锥体部分分上下两层进入炉膛。如图所示。三、循环流化床锅炉NOx生成机理在燃煤过程中NOx的生成途径主要有热力型、燃料型和快速型3种。热力型是在高温环境（高于1300℃）中空气中的氮氧化而生成；由于CFB锅炉燃烧温度低（低于1000℃）因此几乎没有热力型NOx生成。而快速型NOx是碳氢化合物在燃料浓度过高时在反应区附件会快速生成NOx。对于燃煤锅炉快速型NOx所占份额一般低于5%。因此CFB锅炉中NOx的来源主要为燃料中所含的氮经过复杂的化学反应而生成的燃料型NOx。煤中氮含量一般在0.5%-3%主要以各种有机物的形式存在。煤颗粒投入炉膛后随即在高温下发生脱挥发份过程60%-80%的含氮化合物随挥发份析出称之为挥发份氮而存留在焦炭中的部分称为焦炭氮。挥发份氮在高温环境中的化学活性很高迅速分解为等小分子化合物并与O2、CO和焦炭等发生氧化还原反应生成NOx。焦炭氮也会被氧化生成NO但焦炭由于自身的还原性也会NOx的产生有抑制作用。NOx生成过程主要集中在CFB锅炉的密相区尤其是在给煤口附近。NOx随烟气沿CFB炉膛高度方向向上流动直至炉膛出口质量浓度沿高度呈下降趋势。同时炉内CO和未燃尽的焦炭都对NOx起到还原作用。综上所述温度和还原性气氛是影响CFB锅炉中NOx生成及还原的最主要因素。通过调整CFB锅炉的运行状态改变以上各因素就可以实现对锅炉NOx排放的控制。当CFB锅炉温度控制在900℃且当煤种含氮量不高时可实现NOx达标排放。四、本厂CFB锅炉NO排放高的原因分析1、煤种方面。由于循环流化床煤种适应性强出于经济方面考虑本厂煤种种类比较复杂。有时是含氮量高达5%左右的高热量烟煤有时是含氮量只有0.5%左右的褐煤。当燃用含氮量高的烟煤时NOx排放非常难于控制经常出现排放超标而且没有任何手段可以控制给环境带来污染的同时也给企业带来非常大的经济损失。2、入煤颗粒度大小不均。一是煤粒过粗煤粒沉积在密相区使得床温升高一次风量增大密相区氧化气氛增强NOx产生增多。煤粒过细循环物料量少燃烧不完全效率下降。3、床温高风量大炉内还原气氛低。炉膛床温长期在940℃左右经常采用加大风量来达到控制床温的目的；但造成氧量长期在3.0-3.5%之间使得NOx排放超标；风量加大的同时还使得炉内磨损加剧从而经常发生水冷壁爆管而紧急停炉事故。五、CFB锅炉低氮燃烧的技术措施1、做好煤种分析和采购工作。实际运行表明：当燃烧高灰份、低发热量且含氮量低的煤种时NOx排放能控制在150mg/m3以下而且煤粒成灰特性好能有效降低床温。2、加强入炉煤粒管理。实际运行表明当燃烧含氮量低的褐煤时使入炉煤粒度（中位径）保持在3mm左右时炉膛内循环物料量增多床温下降可以减少风量降低氧量减少NOx排放。3、通过在入炉煤中掺