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你的循环流化床锅炉氮氧化物排放超标了吗?

文章来源:http://www.guoluliuhuachuang.com    时间: 2021-03-24   

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 燃煤发电机组在锅炉燃烧过程中,会产生氮氧化物等污染物,氮氧化物会引发酸雨和硝酸盐沉积、光化学烟雾、破坏臭氧层等危害。因此国家制定了严格的排放标准,各企业需严控环保指标超标情况。目前普遍规定小时均值不允许超标,但是各企业在实际生产中,为避免环保指标有超标现象,均要求防止氮氧化物瞬时超标。

一、背景简介

1、 锅炉概况

某电厂锅炉为XX公司制造,型号为ZG-220/10.5-M2, 脱硝采用选择性催化还原脱硝(SCR),该法脱硝效率高,价格相对低廉,广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。

2、 根据有关环保部门有关规定,本地区氮氧化物(NOx)排放小时均值必须达到≤50mg/Nm3,且应杜绝瞬时超标现象。

3 、氮氧化物的产生机理

在煤粉炉产生的氮氧化物中,NO占有90%以上,NO2占5%-10%,产生机理一般分为如下三种。

(1)、 热力型NOx

燃烧时,空气中氮在高温下氧化产生,其中的生成过程是一个不分支链锁反应。随着反应温度T的升高,其反应速率按指数规律增加。当T<1500℃时,NO的生成量很少,而当T>1500℃,T每增加100℃,反应速率增大6-7倍,亦即NO生成量增大6-7倍。

(2)、快速型NOx

快速型NOx是1971年Fenimore通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时,在反应区附近会快速生成NOx。

由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中N2反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成,其形成时间只需要60ms,所生成的量与炉膛压力的0.5次方成正比,与温度的关系不大。

上述两种氮氧化物都不占NOx的主要部分,不是主要来源。

(3)、 燃料型NOx

由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在600-800℃时就会生成燃料型NOx,它在煤粉燃烧NOx产物中占60-80%。

在生成燃料型NOx过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N,CN,HCN和NHi等中间产物基团,然后再氧化成NOx 。

由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成,故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化(挥发份)和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭)两部分组成。

4、 影响NOx生成量的主要因素

(1)、 温度的影响

温度是影响最重要的一个因素,尤其是达到某温度后,NOx的生成量与温度成指数关系。该温度称为“边界温度”,在煤粉燃烧装置常规氧量运行条件下,这个“边界温度”大约为1300℃。

(2)、 燃料含氮量

燃烧时,燃料中的含氮成分与含氧物质发生反应的生成物有两种可能,形成一氧化氮,与含氮的物质反应(主要是NO本身) 形成氮分子。

不同种燃料转化率不一样,而对于同一种燃料,燃料氮的转换率随着氮含量的增加而降低。尽管随着氮含量的增加,燃料氮的转换率降低,但NOx排放总量却会增加。

(3)、 过量空气系数

一般而言,过量空气系数高将导致NOX生成量高,因为参与反应的O2充足。但太高将由于温度下降产生相反的影响。

(4)、 停留时间

化学反应需要一定的时间完成,达到一定时间后,氮氧化物生成量将不再提高。

二、氮氧化物瞬时超标的原因

1、 在机组升、降负荷过程中,因机组协调方式自动增加风量、煤量,锅炉燃烧工况的变化,脱硝出、入口NOx快速上涨,增加喷氨量不能满足控制氮氧化物在正常范围内,导致会瞬时超标。

2、 在脱硝入口NOx变化较大时,脱硝调门自动调节性差,开启不及时,喷氨量达不到要求。

3 、运行人员对脱硝入口NOx的变化趋势及出口NOx预判差,没有预判到脱硝出、入口NOx的涨幅,手动调整喷氨调门偏置或解除自动,手动增加喷氨量不足。

4、 启停磨煤机,爐膛燃烧工况变化,造成脱硝出、入口NOx快速上涨。

5、 因炉膛漏风,或开启炉底干渣机风门时,造成炉膛燃烧氧量增加,入口生成NOx量突然增加。

6、 锅炉过量空气系数维持较高,入口NOx高,稍有变化就会造成出口NOx排放超标。

7 、为降低喷氨量,脱硝自动设定值偏高,没有余地,入口NOx稍有变化就会造成出口NOx排放超标。

 

三、防止吸收塔出口NOx浓度瞬时超标措施

1、 在国家标准的超低排放指标标准值50mg/ Nm3上进一步降低NOx排放指标数值。机组计划模式下脱硫CEMS出口NOx按照超低排放指标标准值的65%-75%予以控制。

2 、退出机组ACE模式,确保机组跟踪计划模式。机组ACE模式下CEMS出口NOx按照超低排放指标标准值的50%-65%予以控制。

3 、脱硝喷氨自动无异常情况投入自动调节。自动调节品质差或在机组负荷变化时调整滞后,运行人员应进行干预调整,同时将自动调节效果差情况记录缺陷,通知热工进行处理。

4 、加强对NOx的监测,发现异常升高及时查找原因,分析是表计故障还是燃烧调整不当所致,通过积极的手段降低入口NOx生成。机组负荷或磨煤机运行方式变化时,运行人员通过工况变化后脱硝入口NOx变化趋势提前预判并提前进行控制,防止工况、运行方式发生变化后的环保指标瞬时超标。

5 、在燃烧稳定情况下,适当关小燃烧区辅助风、周界风风门开度,保证二次风风压。在制粉系统隔层运行时,隔层制粉系统的辅助风、周界风开度不宜太大,否则将燃烧区域将分成两个,并且燃烧区将形成富氧区,NOX产生量增加,并使燃烧稳定降低。

6、 燃尽风开度对飞灰和NOX排放浓度均有较大影响,适当降低一、二次风量,以降低燃烧富氧区,增大燃尽风开度来补充氧量,避免飞灰大幅度上升,保持机组运行经济性。

7 、入口NOx升高较快或突升时,为防止脱硫CEMS出口NOx超标时间长,除及时开大喷氨调门增大喷氨量外,最主要的是控制入口NOx,并使入口NOx快速下降,可同时采用开大燃尽风门,提高炉膛与二次风差压,减少二次风量降低氧量,提高主汽压力通过机组协调降低煤量风量等方法有效的降低NOx的生成量。

8、 降低NOX生成采取的措施,与稳定燃烧、提高燃烧效率采取的措施相矛盾,在运行中不应以恶化燃烧来达到降低NOX生成。运行中应综合考虑所有因素,以达到最佳效果。

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