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鍋爐氮氧化物超標(biāo)的原因和處理措施
閱讀：8409 發(fā)布時(shí)間：2022-8-9
關(guān)于鍋爐煙氣氮氧化物升高原因分析及
預(yù)控措施
一、NOx的形成與分類(lèi)
氮氧化物：NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃燒過(guò)程中生成的氮氧化物，幾乎全是NO和NO2。通常把這兩種氮的氧化物稱(chēng)為NOx
1、熱力型NOx（ThermalNOx），它是空氣中的氮?dú)庠诟邷叵?1000℃-1400℃以上)氧化而生成的NOx
2、快速型NOx（PromptNOx），它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH等反應(yīng)生成的NOx
3、燃料型NOx（FuelNOx），它是燃料中含有的氮化合物在燃燒過(guò)程中熱分解而又接著氧化而生成的NOx
二、NOx的升高的分析
1、煤粉燃燒中各種類(lèi)型NOx的生成量和爐膛溫度的關(guān)系
熱力型NOx是燃燒時(shí)空氣中的氮（N2）和氧（O2）在高溫下生成的NO和NO2
O2十M←→2O十M
O十N2←→NO十N
N十O2←→NO十O
因此，高溫下生成NO和NOx的總反應(yīng)式為N2十O2←→2NO，NO十1/2O2←→NO2
2、煤粉爐的NOx排放值和燃燒方式及鍋爐容量的關(guān)系
1）若燃料N全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂螻Ox，則燃料中1%N燃燒生成NOx為1300ppm，實(shí)際上燃料N只是一部分轉(zhuǎn)變?yōu)镹Ox，取轉(zhuǎn)變率為25%，則燃料NOx為325ppm，即650mg/Nm3。
2)熱力NOx一般占總NOx的20%～30%，現(xiàn)取25%，即為217mg/Nm3。因此，總的NOx生成量為867mg/m3。
3)若鍋爐采用了低NOx燃燒器、頂部燃盡風(fēng)等分級(jí)燃燒、以及提高煤粉細(xì)度和低α措施等，爐內(nèi)脫硝率可達(dá)ηNOx≥50%，因此預(yù)計(jì)NOx排放濃度≤433mg/Nm3。
N2和O2生成NO的平衡常數(shù)Kp
當(dāng)溫度低于l000K時(shí)Kp值非常小，也就是NO的分壓力(濃度)很小
溫度和N2／O2(ppm)初始比對(duì)NO平衡濃度的影響
40N2／O2(ppm)是N2和O2之比為40:1的情況，這大致相當(dāng)于過(guò)量空氣系數(shù)為1.1時(shí)的煙氣
NO氧化成NO2反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp
由表可以看出Kp隨溫度的升高反而減小，因此低溫有利于NO氧化成NO2。當(dāng)溫度升高超過(guò)1000℃時(shí)，NO2大量分解為NO，這時(shí)NO2的生成量比NO低得多
煤炭中的氮含量一般在0.5％-2.5％左右，它們以氮原子的狀態(tài)與各種碳?xì)浠衔锝Y(jié)合成氮的環(huán)狀化合物或鏈狀化合物，如喹啉(C6H5N)和芳香胺(C6H5NH2)等
當(dāng)燃料中氮的含量超過(guò)0.1％時(shí)，所生成的NO在煙氣中的濃度將會(huì)超過(guò)130ppm。煤燃燒時(shí)約75％-90％的NOx是燃料型NOx。因此，燃料型NOx是煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的NOx的主要來(lái)源。
3、過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響
熱解溫度對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為煤粉細(xì)度對(duì)燃料N轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分N比例的影響揮發(fā)分N比例的影響
綜合上述圖表及所查資料得出，鍋爐氮氧化合物升高的原因主要有下述幾點(diǎn)
1、鍋爐氮氧化合物升高主要和爐膛溫度有關(guān)，溫度越高生成的氮氧化合物越高，在鍋爐運(yùn)行當(dāng)中，改變磨煤機(jī)運(yùn)行方式如：B、C、D磨運(yùn)行，爐膛火焰中心就會(huì)升高，爐膛下部吸熱量減少，爐膛溫度升高，產(chǎn)生氮氧化合物就會(huì)升高。
2、鍋爐氮氧化合物升高與鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)有關(guān)，綜合現(xiàn)在鍋爐氧量2.0%-3.0%得出鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)a
如下所示：
公式a=21/21-Q2
鍋爐氧量2.0%所對(duì)應(yīng)下的過(guò)量空氣系數(shù)1.10
鍋爐氧量2.2%所對(duì)應(yīng)下的過(guò)量空氣系數(shù)1.11
鍋爐氧量2.4%所對(duì)應(yīng)下的過(guò)量空氣系數(shù)1.12
鍋爐氧量2.6%所對(duì)應(yīng)下的過(guò)量空氣系數(shù)1.14
鍋爐氧量2.8%所對(duì)應(yīng)下的過(guò)量空氣系數(shù)1.15
鍋爐氧量3.0%所對(duì)應(yīng)下的過(guò)量空氣系數(shù)1.16
鍋爐氧量3.5%所對(duì)應(yīng)下的過(guò)量空氣系數(shù)1.2
通過(guò)對(duì)過(guò)量空氣系數(shù)的計(jì)算，鍋爐氧量越高的，燃燒所產(chǎn)生的煙氣量就相應(yīng)增加，鍋爐所產(chǎn)出的氮氧化合物就會(huì)增加，但鍋爐氧量偏低會(huì)造成，煤粉燃燒不*，鍋爐化學(xué)和機(jī)械不*燃燒熱損失升高。
3、煤粉細(xì)度對(duì)鍋爐氮氧化合物的影響
鍋爐在運(yùn)行當(dāng)中及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)煤粉細(xì)度，在鍋爐未改變?nèi)紵绞降那疤嵯?，煤粉?xì)度的粗細(xì)也會(huì)影響鍋爐氮氧化合物升高和降低。
二、鍋爐降低氮氧化合物的措施
1、在燃用揮發(fā)分較高的煙煤時(shí),燃料型NOX含量較多,快速型NOX極少。燃料型NOX是空氣中的氧與煤中氮元素?zé)峤猱a(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成NOX,燃料中氮并非全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹OX,它存在一個(gè)轉(zhuǎn)換率,降低此轉(zhuǎn)換率,控制NOX排放總量,可采取減少燃燒的過(guò)量空氣系數(shù)在運(yùn)行當(dāng)中控制鍋爐氧量在2.0%-2.5%控制鍋爐氮氧化合物升高。
2、控制燃料與空氣的前期混合，通過(guò)對(duì)降低磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速，控制煤粉進(jìn)入爐膛著火時(shí)間，現(xiàn)磨煤機(jī)A磨風(fēng)量60t/h、B磨55-58t/h、C磨45t/h，D磨運(yùn)行時(shí)45t/h，逐步降低磨煤機(jī)一次風(fēng)量，通過(guò)對(duì)降低磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速，控制煤粉進(jìn)入爐膛著火時(shí)間，加強(qiáng)配風(fēng)通過(guò)一、二次風(fēng)的調(diào)整。
3、通過(guò)調(diào)整磨煤機(jī)出口擋板來(lái)控制磨煤機(jī)煤粉細(xì)度，找出煤粉細(xì)度的粗細(xì)在爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生氮氧化合物的最佳煤粉細(xì)度，來(lái)控制鍋爐氮氧化合物。
4、提高入爐的局部燃料濃度，在鍋爐D磨運(yùn)行時(shí)，對(duì)鍋爐配風(fēng)進(jìn)行調(diào)整，降低火焰中心位置，降低D磨煤機(jī)的給煤量，在調(diào)整時(shí)盡量調(diào)整其他磨煤機(jī)的煤量，避免大幅度調(diào)整D磨煤機(jī)的給煤量，造成鍋爐氧量大幅度波動(dòng)，控制爐膛負(fù)壓在-30Pa至-50Pa之間，加強(qiáng)煤粉在爐燃燒時(shí)間，防止煤粉燃燒不充分，火焰中心上移，造成爐膛出口煙溫高，造成鍋爐氮氧化合物升高。
5、改變配風(fēng)方式：將爐內(nèi)火焰采用倒三角的配風(fēng)方式，將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少(相當(dāng)于理論空氣量的80%),使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒，降低燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平，延遲燃燒過(guò)程,而且在還原性氣氛中降低了生成NOX的反應(yīng)率,抑制了NOX在這一燃燒中的生成量，第二階段燃燼階段,為了完成全部燃燒過(guò)程,*燃燒所需的其余空氣則通過(guò)布置在主燃燒器上方的二次風(fēng)噴口送入爐膛,與朱主燃燒所產(chǎn)生的煙氣混合,完成全部燃燒過(guò)程。