NOx生成及控制措施

NOx生成及控制有效举措NOx生成及控制有效举措NOx生成及控制有效举措NOx生成及控制举措一概括中国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤在一次能源中占75％，此中84％以上是经过焚烧方法利用的。煤焚烧所开释出废气中的氮氧化物(NOx)，是造成大气污染的主要污染源之一。氮氧化物(NOx)惹起的环境问题和人体健康的危害主要有以下几方面：氮氧化物(NOx)的主要危害：(1)NOx对人体的致毒作用，危害最大的是NO2，主要影响呼吸系统，可惹起支气管炎和肺气肿等疾病；(2)NOx对植物的伤害；(3)NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物；(4)NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾；(5)NOx参加臭氧层的损坏。不一样样浓度的NO2对人体健康的影响浓度(ppm)影响1.0闻到臭味5.0闻到很激烈的臭味10-15眼、鼻、呼吸道遇到激烈刺激501分钟内人体呼吸异样，鼻遇到刺激803－5分钟内惹起胸痛100-150人在30－60分钟就会因肺水肿死亡200以上人瞬时死亡二、燃煤锅炉NOx生成机理氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一。平常所说的NOx有多种不一样样形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，此中NO和NO2是重要的大气污染物，其他还有少许N2O。我国氮氧化物的排放量中70％来自于煤炭的直接焚烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是NOx排放的主要根源之一。煤的焚烧过程中产生的氮氧化物（NOx）主假如一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），在煤焚烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤的焚烧方式，特别是焚烧温度和过分空气系数等亲密有关。焚烧形成的NOx生成门路主要由以下三个：为燃料型、热力型和快速型3种。此中快速型NOx生成量极少,可以忽视不计。热力型NOx指空气中的氮气（N2）和氧(O2)燃料焚烧时所形成的高温环境下生成的NO和NO2的总和，其总反应式为：N2O22NONOO2NO2当焚烧地区温度低于1000℃时，NO的生成量较少，而温度在1300℃—1500℃时，NO的浓度约为500—1000ppm，并且跟着温度的高升，NOx的生成速度按指数规律增添，当温度足够高时热力型NOx可达20%。因此，温度对热力型NOx的生成拥有绝对性的作用，过分空气系数和烟气逗留时间对热力型NOx的生成有很大影响。依据热力型NOX的生成过程，要控制其生成，就需要降低锅炉炉膛焚烧温度，并防备产生局部高温区，以降低热力型NOX的生成。燃料型NOx燃料型NOx的生成是燃猜中的氮化合物在焚烧过程中氧化反应而生成的NOx，称为燃料型NOx。燃煤电厂锅炉中产生的NOx中大概75%～90%是燃料型NOx，因此燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生NOx的主要门路。研究燃料型NOx的生成和损坏机理，关于控制焚烧过程中NOx的生成和排放，拥有重要的意义。在燃料焚烧生成NOx的过程中，如遇到烃（CHm）或碳（C）时，NO将会被复原成氮分子N2,，这一过程中被称为NO的再焚烧或燃料分级焚烧。依据这一原理，将进入锅炉炉膛的煤粉分层分级引入焚烧，可以有效地控制NOx的生成与排放。燃料型NOx的生成和损坏过程不只与煤种特色、燃猜中的氮化合物受热分解后在挥发分和焦炭中的比率、成分和散布有关，并且其反应过程还和焚烧条件（如温度和氧）及各样成分的浓度亲密有关。在燃料进入炉膛被加热后，燃猜中的氮有机化合物第一被热分解成氰HCN），氨（NH4）和CN等中间产物，它们随挥发份一同从燃猜中析出，被称为挥发分N。挥发分N析出后仍残留在燃猜中的氮化合物，称为焦炭N。在一般状况下，燃料型NOx的主要根源是挥发N，其占总量的60%～80%，其他为焦炭N所形成。在氧化性环境中生成的NOx，遇到复原性氛围时，会复原成N2。因此锅炉焚烧最先形成的NOx，其实不等于其排放浓度，而跟着锅炉焚烧条件的改变，生成的NOx可能被复原，或被损坏。煤中的N在焚烧过程中转变为NOx的量与煤的挥发份及焚烧过分空气系数有关，在过分空气系数大于1的氧化性氛围中，煤的挥发分越高，NOx的生成量就越多，节余空气系数小于1，高挥发份燃煤的NOx生成量较低，其主要原由是高挥发份的燃料快速焚烧，使焚烧地区氧量降低，不利于NOx的生成。综合的说，燃料型NOx指燃猜中含氮化合物在焚烧过程中进行热分解，既而进一步氧化而生成NOx。其生成量主要取决于空气燃料的混淆比。燃料型NOx约占NOx总生成量的75%～90%。过分空气系数越高,NOx的生成和转变率也越高。快速型NOx，指焚烧时空气中的氮和燃猜中的碳氢离子团如CH等反应生成NOx。主假如指燃猜中碳氢化合物在燃料浓度较高的地区焚烧时所产生的烃,与焚烧空气中的N2发生反应，形成的CN和HCN连续氧化而生成的NOx。在燃煤锅炉中，其生成量很小，一般在燃用不含氮的碳氢燃料时才予以考虑。在这三种形式中，快速型NOx所占比率不到5％；在温度低于1300℃时，几乎没有热力型NOx。对常例燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成门路而产生。控制NOx排放的技术指标可分为一次举措和二次举措两类，一次举措是经过各样技术手段降低焚烧过程中的NOx生成量；二次举措是将已经生成的NOx经过技术手段从烟气中脱除。三、燃煤锅炉NOx生成要素炉温对NOX生成的影响:炉温主要影响热力NOX的生成量从而影响总的NOX生成量。炉温越高,所占比率越大。节余空气系数对NOX生成的影响：节余空气系数对燃料NOX、热力NOX及快速NOX均有影响，但影响的趋向不一样样，当α开始增添时，热力NOX和燃料NOX都增添，当超出1.1时热力NOX减少，燃料NOX连续增添，总的NOX随α的增添而增添。预热空气温度对NOX生成的影响：假如提升预热空气温度，则煤粉着火提早，这样可提升炉内温度水平，使热力NOX增添，同时燃烧初始区的温度水平，使挥发分大批析出，因此挥发分NOX大批增添。因此预热空气温度越高，NOX生成量越多。煤质对NOX生成的影响：1）挥发分的影响：当挥发分增添时，着火提早，温度峰值和均匀温度均会有所提升，热力NOX增添；同时挥发分含量增添，使得燃料型NOX也会提升；2）水分的影响：水分增添，着火延缓，则燃料与空气之间的混淆优秀，即着火区氧浓度增添，燃猜中的氮在着火阶段逗留时间增添，反应充分，故燃料型NOX增添。其他，水分增添，发热量降低，温度水平降低，热力型NOX降低，但总NOX的生成量增添。3）含氮量的影响：随含氮量的增添，NOX增添。煤粉细度对NOX生成的影响：在不考虑低氮焚烧时，煤粉细度越细，则焚烧越快，温度越高，热力NOX越多；同时，煤粉加热快，温度峰值高，则析出的挥发分多。并且此时与空气混淆程度高，燃料NOX多。负荷对NOX的影响：跟着负荷的降低，炉膛温度降低，热力型NOX生产量降低，但负荷降低，过分空气系数增添，总的焚烧区过分空胸襟增添，燃料型NOX增添，因此，在负荷降低过程中，NOX含量先降低后高升。四、降低燃料型NOx排放的主要技术举措低NOx焚烧技术：NOx的形成起决定作用的是焚烧地区的温度和过分空气系数，因此，经过控制焚烧地区的温度和空胸襟，已达到阻止NOx的生成及降低其排放的目的，我们称该技术为低氮焚烧技术。对低氮焚烧技术的要求是，在降低NOx的同时，使锅炉焚烧坚固，且飞灰含碳量不可以超标。为了控制焚烧过程中NOx的生成量所采纳的举措原则为：(1)降低过分空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下焚烧；(2)降低焚烧温度，防备产生局部高温区；(3)缩短烟气在高温区的逗留时间等。低NOx焚烧技术主要包含：低过分空气系数、空气分级焚烧、燃料分级焚烧、烟气再循环、低NOx焚烧器。1、低过分空气焚烧使焚烧过程尽可能在凑近理论空胸襟的条件下进行,跟着烟气中过分氧的减少,可以控制NOX的生成。这是一种最简单的降低NOX排放的方法。一般可降低NOX排放15~20%。但如炉内氧浓度过低(3%以下),会增添化学不完满焚烧热损失,引跳跃灰含碳量增添,使锅炉焚烧效率降落。因此,在锅炉运转时,应采纳最合理的过分空气系数。2、空气分级焚烧基根源理是将燃料的焚烧过程分阶段达成,采纳倒三角的配风方式。在第一阶段预燃阶段,将从主焚烧器供入炉膛的空胸襟减少(相当于理论空胸襟的80%),使燃料先在缺氧的富燃料焚烧条件下焚烧。此时第一级焚烧区内过分空气系数α<1,因此降低了焚烧区内的焚烧速度和温度水平。因此,不单延缓了焚烧过程,并且在复原性氛围中降低了生成NOX的反应率,控制了NOX在这一焚烧中的生成量。第二阶段燃烬阶段,为了达成所有焚烧过程,完满焚烧所需的其他空气则经过部署在主焚烧器上方的专门二次风喷口送入炉膛,与第一级焚烧区在“贫氧焚烧”条件下所产生的烟气混淆,在α>1的条件下达成所有燃烧过程。这一方法填补了简单的低过分空气焚烧的弊端。在第一级燃烧区内的过分空气系数越小,控制NOX的生收见效越好,但不完满燃烧产物越多,以致焚烧效率降低、惹起结渣和腐化的可能性越大。因此,为保证既能减少NOX的排放,又保证锅炉焚烧的经济性和靠谱性,必然正确组织空气分级焚烧过程。3、燃料分级焚烧在焚烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完满焚烧产物CO、H2、C和CnHm时,会发生NO的复原反应,从头复原为N2。利用这一原理,将主要燃料送入第一级焚烧区,在α>1条件下,焚烧并生成NOX。送入一级焚烧区的燃料称为一次燃料,其他15~20%的燃料则在主焚烧器的上部送入二级焚烧区,在α<1的条件下形成很强的复原性氛围,使得在一级焚烧区中生成的NOX在二级焚烧区(再燃区)内被复原成氮分子,送入二级焚烧区的燃料又称为二次燃料,或称再燃燃料。在再燃区中不只使得已生成的NOX获得复原,还控制了新的NOX的生成,可使NOX的排放浓度进一步降低。在采纳燃料分级焚烧时,为了有效地降低NOX排放,再燃区是重点。因此,需要研究在再燃区中影响NOx浓度值的要素。4、烟气再循环当前使用好多的还有烟气再循环法,它是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉内,或与一次风或二次风混淆后送入炉内,这样不单可降低焚烧温度,并且也降低了氧气浓度,从而降低了NOX的排放浓度。可是,在现有设施没再循环就得进行设施改造,仍是进行经济性和安全性比较后才能实行。四、我厂焚烧器部署我厂焚烧方式采纳四角切圆焚烧。一、二次风喷口均可上下摇动，摇动角度能达到设计值，最大摆角为30o。喷口的摇动由能反应电信号的（4～20mA）的进口气动智能型履行机构来实现，履行机构有足够的扭矩，能使焚烧器摇动灵巧，四角同步，每个履行机构要求有一个4~20mA地点反应并送至DCS，焚烧器上设有摇动角度指示标记。主风箱设有五层增强着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴周围部署有燃料风（周界风）。在每相邻两层煤粉喷嘴之间部署有一层协助风喷嘴，在主风箱上部设有三层紧凑燃烬风喷嘴，在主风箱下部设有一层二次风喷嘴。在主风箱上部部署有高位燃烬风焚烧器，包含三层可水平摆动的分别燃尽风（高位燃烬风）喷嘴。SOFA风喷嘴可上下和左右水既可自动上下摆动30°的，又可手动左右摇动15°平摇动，来控制炉膛出口烟温误差。一次风喷口应采纳防备烧坏或磨损的新式合金资料制造，当焚烧器检修时，可以从外面进行拆装。焚烧器的设计和部署应保证NOx排放浓度不超出250mg/Nm3(干基O2=6%)。每台磨煤机出口由四根煤粉管道接至同一层四角部署的煤粉焚烧器，煤粉管道直径Φ530×10mm。在进口弯头和焚烧器之间部署有手动煤闸门，在检修时可以起到间隔的作用。一次风煤粉焚烧器采纳水平浓淡形式并设置偏置周界风，形成浓淡两股气流喷入炉膛，浓相煤粉在向火侧第一着火，此后点燃位于背火侧的淡相使焚烧坚固连续。在煤粉喷嘴内装设波形钝体构造，一次风粉混淆物射流经过钝体时，下游产生一个坚固的回流区，使着火点坚固；钝体前端阻截块，有益于坚固回流区；波形构造可增添一次风与炉内热烟气接触面积。淡相煤粉配以偏置周界风提升了水冷壁周边的氧量，增添其氧化性氛围，更好地防备结焦、防备高温腐化。五、焚烧调整举措各班组要注意督查脱硝DCS画面各参数能否正常，保证脱硝进口烟气NOx浓度在300mg/Nm3以下，脱硝出口烟气NOx浓度在100mg/Nm3以下，如NOx浓度超标，应实时调整。锅炉焚烧氧量必然知足设计要求，依据机组负荷（当机组负荷大于180MW时）实时开启燃尽风挡板，满负荷运转时必然保证燃尽风挡板开度大于70%，氧量高时经过降低各层焚烧器二次风量进行调整，从而实现焚烧区高温低氧、燃烬区低温高氧的焚烧方式。保持水冷壁受热面洁净，在机组负荷大于240MW时，必然投炉吹进行水冷壁吹灰，防备水冷壁结焦造成炉膛温度高升。因为煤粉细度较细时炉内的火焰峰值温度较高，焚烧强度较大，可使NOx排放有必然增添，在不影响飞灰含碳量的前提下，适合的调整煤粉细度。因为降低热二次风温度可以降低炉内温度水平，从而达到降低NOx排放量，在冬天适合控制暖风器出口风温，但必然保证排烟温度知足要求。适合降低一次风量也可以惹起Nox排放量的降低。因为负荷对NOx影响是很大的，在低负荷时期因为氧量偏大，以致NOx含量增大，要求在低负荷时增强焚烧的调整，保证低负荷氧量不超出当时负荷所对应的设定值，以减少NOx排放量。在知足磨煤机干燥、通风、磨煤专心的前提下，尽量降低一次风率（保证磨煤机出口风速不低于25m/s），适合提升二次风率，以实现焚烧器分级焚烧的目的。采纳调理二次风分风门的方法