董淑喜　张艳君

[摘 要]我国作为以煤为主要能源的发展中国家，锅炉燃烧用煤中产生的大量NO_x排放物，不仅危害人体健康，还对空气质量与生态环境造成了污染，在环保指标日益严格和厂内治理燃煤NO_x排放成本较高的情况下，通过燃烧调整来减少锅炉燃烧产生的NO_x排放量就显得行之有效和势在必行。本文将基于燃煤锅炉NO_x的生成机理，采取对300MW机组锅炉进行燃烧调整的实验方法，将其对NO_x排放浓度及锅炉效率的影响作一观测研究，通过锅炉燃烧调整，达到既获得较高的锅炉效率，又能有效的降低NO_x排放量的目的。

[关键词]燃烧调整；NO_x；锅炉效率

中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0000-01

当前我国主要的发电形式为燃煤火力发电，占到全国发电总量的80%以上，而据统计，我国的NO_x排放有50%以上来自于电站燃煤锅炉。NO_x（氮氧化物）作为大气污染物之一，一旦进入大气环境中，会引起酸雨、光化学烟雾大气污染，破坏大气层中的臭氧层，影响人类身体健康。目前的减少锅炉燃煤NO_x排放的主要技术为成本较高，脱硝效率的选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）技术，但最为经济实用的还是通过燃烧调整来降低NO_x排放浓度，减少脱硝成本。[1]

1.NO_x排放物的生成机理

NO_x排放的生成机制比较复杂，NO_x生成的多少与锅炉的结构、容量、煤种、燃烧设备、炉内温度水平、氧量及运行方式等因素有关。在燃煤燃烧过程中，可将NO_x的生成机制分为热力型、燃料型、快速型三种类型，在燃料型及热力型中NO_x占主要成分，而在快速型中NO_x生成量最少。控制NO_x生成的方法有多种，目前对于广大电厂来说，最为经济有效的方法是通过调整燃烧过程中影响NO_x的生成因素，从而达到减少NO_x生成量，降低排放的目的。

2.锅炉燃烧调整对NO_x排放浓度影响的试验

2.1 设备概况

本次实验采用某电厂300MW机组1025t/h锅炉为实验对象进行实验研究，分析调整锅炉燃烧对NO_x排放浓度和锅炉效率的影响。锅炉为DG1025/18.2-II13型号的一次再热自然循环汽包炉。燃煤来自滇东地区的烟煤，锅炉采用的燃烧方式为四角切圆。燃烧器一共有5层一次风喷口和7层二次风喷口，二次风喷口中包括降低燃烧中产生NO_x的顶二次风喷口，为保证低负荷稳定燃烧和降低NO_x排放，煤粉燃烧器为百叶窗式的分离式燃烧器。

2.2 实验方法

根据GB10184-88《电站锅炉性能试验规程》的相关操作规定进行燃烧调整试验。[2]实验期间，确保机组的功率保持在300MW，在锅炉燃烧状态稳定后大约2小时后，在锅炉空颈器出口处对飞灰进行取样，并对温度进行持续2个小时的测量，同时在捞渣口取大渣样，煤机出口处取原煤样。锅炉的效率使用平衡法进行计算，NO_x的浓度将换算为（O2）=6%水平下的浓度。

2.3 实验内容

由于影响NO_x排放的因素主要为配风方式、炉膛氧量及锅炉负荷变化等，因此，实验将采用单一因素轮换法（改变某一工况参数实验时，其他的参数保持不变）。同样，实验要在300MW的条件下进行。实验之时，锅炉负荷、给水温度及蒸汽参数要保持不变。

3.实验结果分析

3.1 配风方式对NO_x排放及锅炉效率的影响

在保持炉膛氧量、锅炉负荷不变的前提下，配风方式沿着正塔-束腰-均等-倒塔工况的趋势进行变化。其中，NO_x在正搭配风方式下排量最高，均等配风式和束腰配风方式下的NO_x排量接近，这两种配风方式下的NO_x生成量都低于正搭配风方式，而倒搭配风方式下的NO_x排量最低，较正搭配配风方式下的NO_x排量大约少134～154mg/Nm3。因为在倒搭配风形式下，下组燃烧器处于贫氧燃烧状态，送风量较小，燃烧速度和燃烧温度降低，在α<1的富燃料燃烧条件下，生成了还原性的气氛，促使已生成的NOx发生还原反应，从而使NO_x排量有效的减少。同时，上层燃烧器由于燃烧温度较高，送风量大，残留的氮会氧化成NO_x，导致NO_x的增加，但鉴于生成有限，所以在空气分级条件下总的NO_x生成量程下降趋势。倒塔型配风可能会造成汽温产生一定的变化，可以采取摆动燃烧器摆角等方法来加以调节，由于锅炉排烟热损失和未完全燃烧损失基本没变，因此锅炉效率基本无变化。如图1所示。

3.2 氧量对NO_x排放及锅炉效率的影响

实验中同样保持300MW符合水平不变，限定其他两种工况参数不变，保持上三次风70%比例，燃尽风喷口挡板保持60%开度，上中下三层燃烧器二次风挡板开度分别保持在80%、80%和100%的开度，随着氧量的增大，NO_x排放浓度增加。当氧量从3.2%增加至3.9%时，NO_x排放量增加了1.86%；当氧量再由3.9%增加至5.0%时，NO_x排放量相对于工况1增加了19.92%。而在工况2中：氧量为3.2%～3.9%，NO_x排放量为753～767mg/m3，锅炉效率最高。如表1所示。

3.3 锅炉负荷变化对NO_x排放的影响

锅炉负荷变化，也就是氧浓度和炉膛温度等因素的变化对NO_x排放的影响。大多数情况下，随着膛内含氧量对NO_x排放的影响大于炉膛温度对NO_x排放的影响。实验中，在含氧量变化不大的情况下，通过改变机组的负荷，从300MW下降到220MW，炉膛温度同时也在下降，两者都降低的情况下，NO_x浓度也随之降低。当锅炉负荷为300MW下降到220MW时，负荷下降26.7%，NO_x浓度下降9%，这是因为随着锅炉负荷的下降，内部的热负荷水平也跟着下降，锅炉内的燃烧温度降低，热力型的NO_x排放量减少；同时因为负荷转变中的空气变化不大，从而过量空气系数变化不大，锅炉内的燃料型NO_x生成增多。两者结合使得在符合水平变化不大的情况下，NO_x浓度变化并不明显。这也是锅炉负荷由300MW下降为280MW时，NO_x浓度稍微增高，但在负荷由300MW降到220MW最低水平时，NO_x浓度就明显下降的原因。

4.结论

根据本文的实验结果可知，当锅炉功率为300MW，炉膛氧量、锅炉负荷不变的条件下，随着正塔-束腰-均等-倒塔的配风方式的工况变化，NO_x排放量呈降低的趋势，锅炉效率基本无变化；同样参数限定前提下，随着锅炉内氧量的增加，NO_x排放浓度也呈增加的趋势，对此，通过降低氧量可以有效降低NO_x排放，也可通过控制氧量在适当水平来提升锅炉效率；最后，通过改变锅炉负荷水平也可降低NO_x浓度，当锅炉热负荷明显降低时，NO_x浓度会明显下降。综合来看，通过改变配风方式、适当降低锅炉内氧量、选择适当的锅炉负荷水平可以有效降低NO_x排量，提高锅炉效率。

参考文献

[1] 肖海平，张千，王磊，孙保民.燃烧调整对NO_x排放及锅炉效率的影响[J].中国电机工程学报，2011（03）：4-7.

[2] 陈红，邱亚林，李明亮，沈永庆.300MW机组锅炉燃烧调整对NO_x浓度的影响[J].云南电力技术，2011（10）：8-11.