NOX作為燃煤鍋爐重要的污染物排放種類(lèi)之一，在現(xiàn)階段大力節(jié)能減排的趨勢(shì)下如何盡量的控制NOX的生成量顯得尤為重要?，F(xiàn)階段大型機(jī)組通常采用SCR等后期處理技術(shù)達(dá)到減少NOX排放量的目的。某廠也分別于2015年完成了脫硝技術(shù)改造，使得NOX的排放量實(shí)現(xiàn)了≤50mg\Nm3的限值。但是由于技改設(shè)計(jì)的液氨耗量達(dá)不到要求，某機(jī)組在運(yùn)行期間（特別是高負(fù)荷區(qū)域升負(fù)荷時(shí)）出現(xiàn)了由于大量耗氨造成的液氨蒸發(fā)槽入口結(jié)冰的現(xiàn)象，同時(shí)也造成了環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)等重大異常，對(duì)某廠造成了較為惡劣的影響。在液氨供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷還未解決之前，正確、恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行調(diào)整則成了保證機(jī)組正常運(yùn)行的重要手段。下面將從NOX產(chǎn)生的影響因素進(jìn)行分析，以求在以后的調(diào)整過(guò)程中做到提前預(yù)控，確保環(huán)保限值不超標(biāo)。
一、 NOX 的產(chǎn)生機(jī)理
在煤粉燃燒的過(guò)程中，NOX的生成量特別是排放量與燃燒的溫度和燃燒區(qū)的過(guò)量空氣系數(shù)密切相關(guān)，根據(jù)形成的條件不同大致可以分為燃料型、熱力型、快速型三大類(lèi)。
1、 燃料型NOX
顧名思義，燃料型NOX即為燃燒原料中含有的氮化合物與氧氣反應(yīng)結(jié)合生成的NOX，據(jù)統(tǒng)計(jì)，燃料型NOX在NOX排放總量中所占的比例為75%以上。而影響燃料型NOX生成量的因素主要有兩點(diǎn)：燃煤揮發(fā)分含量及燃燒過(guò)程中的過(guò)量空氣系數(shù)。
2、 熱力型NOX
熱力型NOX主要是由空氣中的N2與O2反應(yīng)產(chǎn)生，反應(yīng)發(fā)生的必要條件是高溫，隨著溫度的升高，熱力型NOX的生成量會(huì)以幾何倍數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，而影響熱力型NOX生成量的主要因素則是煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間和爐內(nèi)的N2濃度有關(guān)。
3、 快速型NOX
燃料中的CH原子團(tuán)撞擊N2，產(chǎn)生CN化合物，CN化合物與O2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生的NOX即為快速型NOX，這個(gè)反應(yīng)較快，故稱(chēng)之為快速型NOX。但是快速型NOX在燃煤產(chǎn)生的NOX總量里占據(jù)很少比例。
二、調(diào)整過(guò)程中影響NOX生成的因素
1、過(guò)量空氣系數(shù)（O2量）
某廠某機(jī)組400MW工況下，在機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，脫硝入口NOX濃度（即SCR A側(cè)和SCR B側(cè)入口NOX濃度）隨著鍋爐氧量（過(guò)量空氣系數(shù)）變化呈現(xiàn)正向的變化趨勢(shì)。這即符合燃料型NOX的產(chǎn)生規(guī)律，燃料中的氮化合物與大量的O2發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生大量的燃料型NOX。
目前某廠采用的HT-NR3型燃燒器采用的分級(jí)燃燒技術(shù)即是利用了此項(xiàng)原理：煤粉在燃燒器著火時(shí)需要的風(fēng)量小于其正常燃盡所需的風(fēng)量，在燃燒器區(qū)域形成了一種缺氧的著火環(huán)境，進(jìn)而大量減小了NOX的生成量。
在日常的鍋爐調(diào)整過(guò)程中，可以在允許的范圍內(nèi)盡量保證鍋爐在較低的氧量范圍內(nèi)工作，一方面降低了鍋爐總風(fēng)量，降低了煤耗，另一方面降低了脫硝入口NOX的濃度，減輕了氨區(qū)耗氨的壓力，也能保證環(huán)保參數(shù)不超限。
2、揮發(fā)分含量（煤質(zhì)）
下面為某廠某機(jī)組500MW工況時(shí)SCR入口NOX含量與燃煤收到基揮發(fā)分之間的關(guān)系曲線。
由上圖中曲線可以看出，隨著鍋爐燃煤揮發(fā)分的增加，脫硝SCR入口NOX的濃度呈現(xiàn)出穩(wěn)步的下降趨勢(shì)。分析原因可能有以下幾點(diǎn)：
1）燃煤的揮發(fā)分含量提高，說(shuō)明煤種更易著火，在爐膛燃燒的著火點(diǎn)也會(huì)提前。由于煤粉燃燒消耗了大量的氧氣，使得煤粉燃燒的后期形成一種缺氧的氣氛，更加有利于降低NOX的生成量。
2）燃煤的揮發(fā)分含量提高，煤種更易著火，在爐膛內(nèi)燃燒則需要更低的爐膛溫度即可達(dá)到要求，這就進(jìn)一步的降低了熱力型NOX的生成量。
3）燃煤的揮發(fā)分含量提高，煤種更易著火，在爐膛燃燒的過(guò)程中則需要更小的過(guò)量空氣系數(shù)（O2）即可滿足燃盡的需求，這進(jìn)一步降低了燃料型NOX的生成量。
綜合以上分析，燃煤的揮發(fā)分含量對(duì)于鍋爐燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的NOX濃度有著較大的影響，在我們?nèi)粘５恼{(diào)整過(guò)程中，在鍋爐煤種發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)脫硝入口NOX濃度的監(jiān)視，并且應(yīng)作出及時(shí)的調(diào)整，確保環(huán)保數(shù)據(jù)在可控的范圍之內(nèi)。
3、機(jī)組負(fù)荷（爐膛內(nèi)溫度）
脫硝入口NOX濃度（即SCR A側(cè)和SCR B側(cè)入口NOX濃度）隨著機(jī)組負(fù)荷的變化變化呈現(xiàn)正向的變化趨勢(shì)。實(shí)際上機(jī)組負(fù)荷的升高體現(xiàn)在爐內(nèi)整體溫度、鍋爐總風(fēng)量增大的整體趨勢(shì)上。
高負(fù)荷區(qū)域，隨著鍋爐整體熱負(fù)荷升高，燃料量、鍋爐總風(fēng)量、爐內(nèi)溫度都會(huì)保持在一個(gè)較高的水平，此時(shí)燃料型和熱力型NOX都會(huì)以一個(gè)較快的速率增長(zhǎng)，使得脫硝入口NOX濃度水平也會(huì)保持在一個(gè)較高的基數(shù)范圍內(nèi)（1000MW負(fù)荷下接近400mg\Nm3）。此時(shí)脫硝入口NOX已經(jīng)接近某廠目前設(shè)計(jì)的入口NOX標(biāo)準(zhǔn)，若繼續(xù)快速升負(fù)荷，則必然會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)噴氨量無(wú)法滿足實(shí)際需求，液氨大量吸熱造成液氨蒸發(fā)槽入口結(jié)冰，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)保數(shù)據(jù)超限的事故發(fā)生。
因此，在目前某機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)狀之下，尤其是在高負(fù)荷區(qū)域，接到升負(fù)荷指令之后，一方面要求集控、輔控之間加強(qiáng)溝通，嚴(yán)密監(jiān)視機(jī)組供氨系統(tǒng)運(yùn)行情況。另外必須做好提前預(yù)控，超前調(diào)節(jié)。集控人員視脫硝入口NOX濃度增長(zhǎng)速率提前手動(dòng)開(kāi)大供氨氣動(dòng)調(diào)門(mén)，防止自動(dòng)情況下開(kāi)啟速度過(guò)快、噴氨量過(guò)大造成的液氨蒸發(fā)槽入口結(jié)冰。輔控人員則需加強(qiáng)對(duì)液氨儲(chǔ)罐壓力的監(jiān)視，從而保證供氨系統(tǒng)運(yùn)行正常。
三、磨煤機(jī)啟動(dòng)對(duì)NOX生成量的影響
在某機(jī)組600MW負(fù)荷時(shí)啟動(dòng)F磨煤機(jī)脫硝入口NOX濃度的變化。在機(jī)組負(fù)荷大于600MW啟動(dòng)F磨煤機(jī)（上層磨）時(shí)，隨著F磨煤機(jī)入口風(fēng)量的增加，脫硝入口NOX也在不斷增大（最高達(dá)到480mg\Nm3），此時(shí)NOX數(shù)值已經(jīng)超出了目前脫硝設(shè)計(jì)入口NOX的數(shù)值。若調(diào)整不及時(shí)，極有可能造成環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)。
由此分析，在日常的升負(fù)荷過(guò)程中，啟動(dòng)磨煤機(jī)（尤其上層磨煤機(jī)）時(shí)，由于大量的一次風(fēng)進(jìn)入爐膛，會(huì)造成鍋爐氧量在短時(shí)間內(nèi)快速增大，進(jìn)而造成脫硝入口NOX濃度也大幅度上升。這就要求在啟動(dòng)磨煤機(jī)過(guò)程中，冷熱一次風(fēng)門(mén)的調(diào)節(jié)速度應(yīng)緩慢穩(wěn)定，保證一次風(fēng)量、鍋爐總風(fēng)量不會(huì)陡然增加，同時(shí)及時(shí)調(diào)整脫硝供氨調(diào)門(mén)，密切關(guān)注脫硝出、入口NOX濃度的變化情況，當(dāng)出現(xiàn)脫硝入口NOX濃度大幅度快速上漲時(shí)，不應(yīng)再繼續(xù)開(kāi)大風(fēng)門(mén)，待調(diào)節(jié)穩(wěn)定之后方可繼續(xù)操作。
升負(fù)荷啟動(dòng)磨煤機(jī)時(shí)是關(guān)注機(jī)組NOX排放濃度是否會(huì)超溫的關(guān)鍵點(diǎn)，監(jiān)盤(pán)人員在操作時(shí)必須做到提前預(yù)控，有針對(duì)性的調(diào)節(jié)，保證機(jī)組在目前的情況下不會(huì)因?yàn)榄h(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)而被考核。
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