国产 300MW 循环流化床锅炉低氮燃烧技术分析

1、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2300mw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

2、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2300mw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

3、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，

4、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

5、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

6、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

7、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、通过在入炉煤中掺入煤粉炉的炉渣来置换床料，降低床温。实践表明，通过掺烧炉渣置换密相区粗颗粒床料，能显著增加炉膛循环物料量，床温也大幅下降。 4、采用低氧燃烧。针对循环流化床的燃烧特性，在床温不高的情况下，降低氧量，增加炉内还原性气氛，也能有效降低nox排放。 通过以上一系列措施，使得床温下降的同时显著改善炉内还原性气氛，氧量从3.5%下降至2%左右，nox排放能稳定控制在100-150 mg/m3之间，排放达标。 六、结语 实践结果表明，通过加强入炉煤粒径大小管理、置换床料和燃烧优化调整等手段来降低炉膛床温和氧量，对降低nox排放具有明显效果。在锅炉脱销工程改造前，应用这些手段在能保证锅炉燃烧效率的同时，也使nox排放达标，为企业创造更多的效益。 参考