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降低氮氧化物的通用措施及運行中的實際措施

時間:2022-11-21閱讀:187
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  降低氮氧化物的通用措施:
  1、在燃用揮發分較高的煙煤時,燃料型NOx含量較多,快速型NOx極少。燃料型NOx是空氣中的氧與煤中氮元素熱解產物發生反應生成N0x,燃料中氮并非全部轉變為NOx,它存在一個轉換率,降低此轉換率控制NOx排放總量,可采取:
  (1)減少燃燒的過量空氣系數;
  (2)控制燃料與空氣的前期混合;
  (3)提高入爐的局部燃料濃度。
  2、熱力型NOx:是燃燒時空氣中的N2和02在高溫下生成的NOx,產生的主要條件是高的燃燒溫度使氮分子游離增本化學活性;然后是高的氧濃度,要減少熱力型NOx的生成,可采取:
  (1)減少燃燒高溫度區域范圍;
  (2)降低鍋爐燃燒的峰值溫度;
  (3)降低燃燒的過量空氣系數和局部氧濃度。
  具體來說,就是在保證鍋爐燃燒安全的前提下,采取以下措施來減少氮氧化物的生成:(1)低過量空氣燃燒:低氧燃燒,運行中控制氧量3%左右運行
  (2)空氣分級燃燒:空氣分級燃燒是將燃燒過程分階段完成。第1階段:將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總空氣量的70%-80%,相當于理論空氣量的80%,此時過量空氣系數a<1,使燃料先在缺氧條件下燃燒,在還原性氣氛中降低的Nox的反應速率,抑制了在這一燃燒區中的生成量。第2階段:為了完成全部燃燒過程,燃燒所需的其余空氣則通過布置在主燃燒器上方的專門空氣噴口SOFA(overfireair)---稱為”燃盡風”(俗稱火上風)噴口送入爐膛,與第1級燃燒區在”貧氧燃燒”條件下所產生的煙氣混合,在a>1的條件下完成全部燃燒過程。燃燒器改造后,燃盡高度為14m,較改造前增加1.6m,火焰中心位置有所提高,煙溫,汽溫升高。
  (3)燃料分級燃燒:所有一次風設計噴口為上下濃淡分離形式,中間加裝較大的穩燃鈍體形式,濃淡燃燒除可降低NOx外,還可對煤粉穩燃、提前著火有積極作用。同時鈍體能優先增加卷吸的高溫煙氣量,進一步強化穩燃。在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未燃燒產物C0、H2、C和CnHm時,會發生NO的還原反應,重新還原為N2。利用這一原理,將主要燃料送入第1級燃燒區,在a>1條件下,燃燒并生成N0,送入一級燃燒區的燃料稱為一次燃料,其余15~20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級燃燒區,在a<1的條件下形成很強的還原性氣氛,使得在一級燃燒區中生成的NOx在二級燃燒區(再燃區)內被還原成氮分子,送入二級燃燒區的燃料又稱為二次燃料,或稱再燃燃料。在再燃區中不僅使得已生成的NOx得到還原,還抑制了新的NOx的生成,可使NOx的排放濃度進一步降低。在采用燃料分級燃燒時,為了有效地降低NOx排放,再燃區是關鍵。因此,需要研究在再燃區中影響NOx濃度值的因素。
  (4)煙氣再循環
  目前使用較多的還有煙氣再循環法,它是在鍋爐的空氣預熱器前抽取一部分低溫煙氣直接送入爐內,或與一次風或二次風混合后送入爐內,這樣不但可降低燃燒溫度,而且也降低了氧氣濃度,進而降低了NOx的排放濃度。但是,在現有設備沒再循環就得進行設備改造,還是進行經濟性和安全性比較后才能實施。
  (5)低Nox燃燒器:采用的雙尺度低NOx燃燒技術
  降低氮氧化物的運行中的實際措施:
  煤粒在爐內的燃燒過程可以分成三個階段:初始階段,溫度低,反應十分緩慢;揮發分析出著火燃燒階段,溫度急劇升高;焦炭燃盡階段,氧氣濃度減少,氧化反應減慢。三個階段的NOx的生成或分解反應有所不同:第1階段,NOx的生成或分解都很少;第二階段,溫度很高,濃度過大,N0x的生成和分解都進行的很快,但N0x的生成反應要快得多,因而NOx濃度急劇增加,也有部分NOx轉變成N2,當爐溫達到高值時,N0x濃度也達到值;第三階段,進人焦炭燃盡階段,氧濃度減少,這時雖然不斷的生成焦炭N0x,但是,已經生成的N0x中有部分被焦炭還原分解生成N,而逐漸減少。因此減少燃燒初期氧的供入可降低氮氧化物。
  而在正常運行中我們發現二次風門倒三角配風方式NOx排放量低,而正三角配風方式NOx排放量高。這種現象可以這樣解釋:采用倒三角配風方式,在主燃燒區域,鍋爐氧量相對較低,因此燃燒的火焰溫度也要相對低一些,熱力型NOx和燃料型NOx的生成量都減少;在燃燒器上部SOFA燃盡區域送入過量的空氣,有助于燃料燃盡,這種配風方式飛灰可燃物是低的,而且該區域不是主燃燒區域,火焰溫度比較低,即使該區域氧量比較大,NOx的生成量也不會增大,因此,總的NOx排放量比較低,這也說明頂部SOFA擋板的投入確實能減少NOx的生成量;由于燃燒區域下部送入風量比較少,對進入爐膛的煤粉頂托能力不夠,致使爐渣可燃物含量比較大。采用正三角配風方式,鍋爐的主要風量都從爐膛燃燒區域下部送入,使得主燃燒區域氧量比較大,燃燒的火焰溫度也相對較高,從而使熱力型NOx和燃料型NOx的生成量增加,總的NOx排放量也就增大。但是該配風方式下的爐渣可燃物含量會大大降低。因此可采取以下措施:
  (1)低氧燃燒,兼顧汽溫,不燃燒損失
  (2)采用倒三角配風方式,使燃燒初期的氧量盡量降低,即關小下層二次風
  (3)關小煤粉層的周界風,可減少燃燒初期氧的供入,但必須保證燃盡風全開保證效率
  (4)停運磨煤機后保證較低的氧量,風壓可較停磨之前降低0.2Kpa左右,保證入口氮氧化物與停磨前持平
  (5)參照總排口NOx值勤調整噴氨量,與脫硫做好準備工作
  (6)檢查好SCR運行參數,做好定期工作,防止反應層堵或催化劑失效,若參數失靈及時準備檢修或第三方人員處理,并做好記錄
  (7)低負荷(90MW)時在燃燒穩定的情況下送風風壓可降至0.8Kpa運行
  (8)汽溫允許的情況下可稍加大上層轉速可降低氮氧化物

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