摘要：氮氧化物（NOx）是锅炉燃烧排放气体中有毒物质之一，是造成大气污染的主要污染源之一，也是直接导致我国各地阴霾天、臭氧破坏、空气污染的重大因素。氮氧化物（NOx）控制问题已经成为我国大气污染控制中一个非常严峻的现实问题，减少大气中的氮氧化物对于保护生态、保持人们身体健康起到极其重要作用。本项课题的研究成果通过燃烧调整来降低脱硝反应器入口氮氧化物（NOx），改善锅炉燃烧工况的同时，降低了喷氨量，提高了SCR反应器的使用寿命，对空预器防腐蚀有一定作用，具有一定的环保和节能效果。

关键词：氮氧化物;燃烧;调整;节能;减排

1 引言

氮氧化物（NOx）是锅炉燃烧排放气体中有毒物质之一，是造成大气污染的主要污染源之一。在燃料的燃烧过程中，氮氧化物的生成是燃烧反应的一部份：燃烧生成的氮氧化物主要是NO和NO2，统称为NOx。燃烧过程氮氧化物（NOx）形成机理主要分为：热力型NOx、燃料型NOx、快速型NOx。其中燃料型NOx占80%-85%。

现针对某厂660MW超临界直流锅炉实例对低氮氧化物的燃烧调整以及应用问题进行阐述：其脱硝系统主要采取选择性催化还原（SCR）技术控制SCR反应器出口氮氧化物（NOx）来达到去除烟气中NOx的目的。其化学反应式如下：

4NO+4NH+O → 4N+6HO

6NO+8NH  → 7N+12HO

NO+4NH    → 6HO+5N₂

通过燃烧调整，最终降低SCR反应器入口NOx值，以减少脱硝反应器的实际喷氨量。在实际应用前后，NOx值由最初的均值180-200mg/Nm，到现在均值110-130mg/Nm，效果明显。

2某厂低氮氧化物燃烧调整控制

锅炉燃烧方式采用摆动式四角切圆燃烧技术，燃烧方式采用低 NOx 同轴燃烧系统（LNCFS）。通过分析煤粉燃烧时NOx的生成机理，低NOx 煤粉燃烧系统设计的主要任务是减少挥发份氮转化成NOx，其主要方法是建立早期着火和使用控制氧量的燃料/空气分段燃烧技术。LNCFS 的主要组件为：紧凑燃尽风（CCOFA）;可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）;预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）;强化着火（EI）煤粉喷嘴。LNCFS通过在炉膛的不同高度布置CCOFA 和SOFA，将炉膛分成三个相对独立的部分：初始燃烧区、还原区和燃尽区。在每个区域的过量空气系数由三个因素控制：总的OFA 风量，CCOFA 和SOFA 风量的分配以及总的过量空气系数。这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数，在有效降低NOx 排放的同时能最大限度地提高燃烧效率。

锅炉主风箱设有6 层强化着火（EI）煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。在每相邻2 层煤粉喷嘴之间布置有1 层辅助风喷嘴，其中包括上下2 只偏置的CFS 喷嘴，1 只直吹风喷嘴。在主风箱上部设有2 层CCOFA（紧凑燃尽风）喷嘴，在主风箱下部设有1 层UFA（火下风）喷嘴。在主风箱上部布置有SOFA（分离燃尽风）燃烧器，包括5层可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）喷嘴。

锅炉原始设计二次风门挡板的控制原则为：A 层、B 层、C 层、D 层、E 層、F 层燃料风挡板的开度按运行或停运函数关系分别控制，运行时开度是本层给煤机转速的函数，以调节一次风气流着火点。停运时开度是锅炉总空气流量的函数，另外AA 层二次风挡板也是给煤机A转速的函数。SOFA、CCOFA 二次风挡板是锅炉总空气流量的函数，主要用于控制锅炉NOx的排放;AI 层、BI 层、BC 层、CI 层、DI 层、DE 层、EI 层、FI 层二次风挡板是用来控制燃烧器大风箱与炉膛出口压差，该压差是总空气测量流量的函数。

1）SOFA风挡板调整。

实践证明，最高层磨煤机运行期间，控制燃尽风SOFA5层风门开度在70%-80%之间，SOFA3、SOFA4设置+20偏置，SOFA1、SOFA2保持不变。SOFA5风门根据负荷高低适当进行调节，另外在开大上层风期间注意对过热器壁温的影响，二次风差压保持0.7-0.8Kpa左右。另外，变负荷阶段风煤比容易失调，氧量大幅度波动，当氧量值攀升时预示着NOx值即将超标，通过开大SOFA3、SOFA4、SOFA5的开度，不仅降低了炉膛出口烟温偏差，同时控制了NOx的产生。

2）CCOFA风挡板的调整。

适当减少CCOFA风量，增加SOFA 风量的分配，控制每个区域的过量空气系数可明显减少NOx的生成。目前CCOFA1及CCOFA2解除自动，基本保持20开度，一方面保证了低负荷时炉膛差压在0.38kPa以上，另外也明显降低了烟气中NOx的产生。

3）辅助风挡板的调整。

减负荷风煤比失调阶段，在开大上层风的同时差压降低，关小辅助风门AA、A2、AB、B2、BC、C2、CD、D2的开度至-20偏置又缓解了差压的下降。同样，由于当前协调加减煤量幅度过大，AGC指令在增加20MW负荷以上时，煤量超调很大，在调节再热汽温上习惯于事故减温水和开大下层二次风门开度来控制，以增加煤粉在炉膛内的停留时间，保证燃烧充分。在开大下层二次风门的同时，NOx会随之升高，因此需通过开大SOFA风来重新分配二次风比例，在NOx下降时及时回调，防止炉膛差压过低。

4）托底风（火下风）挡板的调整。

为提高排烟温度防止脱硝退出，低负荷阶段目前停运1号磨煤机保留2、3、4、5号磨煤机运行。在原有调整经验下，在1号磨煤机停运期间，AA层托底风关闭，运行人员需人为开启AB层油辅助风至50%以上，以保证托底效应，防止大渣的产生。但是在实际运行中，适当关闭AB层辅助风至原曲线值，A层辅助风保持关闭，NOx可由160mg/Nm3降低到100-120mg/Nm3，效果非常明显。观察表明，钢带机的渣量并未明显增大。分析可以得出：低负荷四台制粉系统运行，燃烧区域火焰热负荷较高，底层煤粉易燃;2号磨煤机燃烧器距底部距离增加，煤粉掉落时间增加，促进煤粉的燃烧。

3结论

1）NOx可以通过配风方式的优化有较大幅度的降低就，平均值130mg/Nm3以下。

2）现场长期运行数据表明：1号磨煤机停运期间，无需人为增加托底风量。

3）在恶劣工况下，NOx的产生不可避免，需要加强对脱硝系统的监视，防止净烟气超标。

4）二次风差压对NOx的产生影响明显，尽量维持二次风差压在0.38Kpa以上。

4实际应用效果

本项课题的研究成果降低了反应器入口NOx值，改善了锅炉燃烧工况的同时，降低了喷氨量，且提高了SCR反应器的使用寿命，具有一定的环保和节能效果。另外通过整合各个负荷阶段、变负荷工况和各种恶劣工况使NOx值能够在全负荷段内实现低发生量，弥补了原有的燃烧调整方式在NOx方面的不足，在行业内相同机组间具有重要推广价值。

参考文献：

[1]上海锅炉厂有限公司.2080t/h 超临界压力直流锅炉燃烧设备说明书;

[2]王学栋、栾涛、程林;锅炉燃烧调整对NOx排放和锅炉效率影响的试验研究;《动力工程学报》;2008.

作者简介：要川，国家能源集团河北沧东公司运行值长，性别：男，1984年8月，高级工程师。