工程实践经验,二次风的布置对控制NOx排放量有较大影响,尤其是燃用挥发分较高的燃料时,降低下层二次风的开度有利于降低NOx的生成.图3给出了上、下二次风开度和NOx排放量的关系.
2.4 一、二次风比对NOx的影响
增加一次风量有利于合理控制炉膛温度,合理的二次风量有利于炉内的分级燃烧,促进炉内燃烧和控制NOx排放量,因此,在工程应用中应合理分配一、二次风比,针对不同的燃料进行优化配置.图4为宝丽华三期6号锅炉一次风率和NOx排放量的关系,由图可知,300 MW负荷下一次风率增加有利于控制床温,提高密相区物料燃烬率,降低NOx的排放.
2.5 燃料特性对NOx的影响
由于NOx主要来自于燃料中的氮,因此,从总体上看,燃料氮含量越高,NOx的排放量越高;同时,燃料中氮的存在形态不同,NOx的排放量也不一样.一般来说,褐煤、页岩等燃料中的氮主要存在形态是胺,NOx的排放量较多;烟煤、无烟煤等燃料中的氮主要存在形态是芳香环,NOx的排放量较少.
工程研究[3]表明,煤种特性如燃料折算氮含量、挥发分、水分、热值、灰分等都是影响NOx排放量的关键因素.总体来说,折算氮含量较高的燃料,或挥发分、热值较高的烟煤和褐煤的NOx排放量总体高于无烟煤、矸石、中煤等的NOx排放量.
2.6 脱硫剂对NOx的影响
循环流化床中加入的脱硫剂为石灰石,主要目的是降低SO2的排放量,同时,对NOx的排放量也会产生明显的抑制作用,使NO上升.脱硫剂的作用主要体现在两个方面,一是富余的CaO作为强催化剂会加快燃料氮的氧化速度,使NO的生成率提高;另外富余的CaO和CaS作为催化剂会强化CO还原NO的反应过程.一般来说,前者要大于后者的贡献,从而使NOx排放量增加.工程应用中,当SO2排放量降低时,NOx排放量会升高,石灰石给入量一般根据SO2排放量进行适时调节,因此,工程上应综合考虑SO2和NOx的排放情况调整石灰石的给入量.
3 CFB锅炉脱硝技术
随着环保要求的不断提高,2014年我国将执行新的污染物排放指标,部分地区将严格执行NOx排放值低于200 mg·Nm-3,甚至低于100 mg·Nm-3的排放标准.因此循环流化床燃烧方式有可能无法满足当地排放要求.
选择性非催化还原脱硝装置(SNCR)是利用氨或尿素作为还原剂,在不需要添加催化剂的条件下将NOx还原为N2的脱硝技术.SNCR系统简单,建设周期短,初期投资成本低,占地少,且无需新增反应器,系统阻力小,无SO2/SO3转化率的问题.SNCR工艺的温度控制至关重要,若温度过低,NH3反应不完全,容易引起NH3逃逸;温度过高,NH3则容易被氧化为NO,抵消了NH3的脱硝效果.此外,脱硝反应要求有一定的反应时间,最佳时间不低于0.5 s.因此,NOx排放量较高的锅炉采用CFB+SNCR脱硝方案控制NOx排放量,可满足环保要求,是一种较好的选择.
4 结 论
循环流化床锅炉NOx排放量和燃料特性、一二次风配比、二次风配比、燃烧过量空气系数、炉内温度、脱硫剂等因素有关.在锅炉运行过程中,应合理调整燃烧工况,调整各区域的风量配比,以达到优化运行、减少污染物排放的效果.
参考文献:
[1] 徐旭常,周力行.燃烧技术手册[M].北京:化学工业出版社,2007.
[2] 高继录,张勇,蒋翀.600 MW超临界锅炉燃烧优化调整试验研究[J].东北电力技术,2011(12):7-10.
[3] 岑可法.锅炉燃烧试验研究方法及测量技术[M].北京:水利电力出版社,1987.