氮氧化物NOX作為燃煤鍋爐重要的污染物排放種類之一，在現(xiàn)階段大力節(jié)能減排的趨勢下如何盡量的控制NOX的生成量顯得尤為重要?，F(xiàn)階段大型機組通常采用SCR等后期處理技術(shù)達到減少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的排放量實現(xiàn)了≤50mg\Nm3的限值。


但是由于技改設(shè)計的液氨耗量達不到要求，某機組在運行期間（特別是高負荷區(qū)域升負荷時）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，同時也造成了環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)等重大異常，對某廠造成了較為惡劣的影響。在液氨供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計缺陷還未解決之前，正確、恰當(dāng)?shù)倪\行調(diào)整則成了保證機組正常運行的重要手段。下面將從NOX產(chǎn)生的影響因素進行分析，以求在以后的調(diào)整過程中做到提前預(yù)控，確保環(huán)保限值不超標(biāo)。

一、 NOX 的產(chǎn)生機理

在煤粉燃燒的過程中，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。

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，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：燃煤揮發(fā)分含量及燃燒過程中的過量空氣系數(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的生成量會以幾何倍數(shù)規(guī)律增長，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原子團撞擊N2，產(chǎn)生CN化合物，CN化合物與O2進一步反應(yīng)產(chǎn)生的NOX即為快速型NOX，這個反應(yīng)較快，故稱之為快速型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)整過程中影響NOX生成的因素

1、過量空氣系數(shù)（O2量）

某廠某機組400MW工況下，在機組負荷穩(wěn)定時，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（過量空氣系數(shù)）變化呈現(xiàn)正向的變化趨勢。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燃燒技術(shù)即是利用了此項原理：煤粉在燃燒器著火時需要的風(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，進而大量減小了NOX的生成量。

在日常的鍋爐調(diào)整過程中，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)）

下面為某廠某機組500MW工況時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。分析原因可能有以下幾點：

1）燃煤的揮發(fā)分含量提高，說明煤種更易著火，在爐膛燃燒的著火點也會提前。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到要求，這就進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，在爐膛燃燒的過程中則需要更小的過量空氣系數(shù)（O2）即可滿足燃盡的需求，這進一步降低了燃料型NOX的生成量。

綜合以上分析，燃煤的揮發(fā)分含量對于鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的NOX濃度有著較大的影響，在我們?nèi)粘５恼{(diào)整過程中，在鍋爐煤種發(fā)生變化時，應(yīng)該加強對脫硝入口NOX濃度的監(jiān)視，并且應(yīng)作出及時的調(diào)整，確保環(huán)保數(shù)據(jù)在可控的范圍之內(nèi)。

3、機組負荷（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）隨著機組負荷的變化變化呈現(xiàn)正向的變化趨勢。實際上機組負荷的升高體現(xiàn)在爐內(nèi)整體溫度、鍋爐總風(fēng)量增大的整體趨勢上。

高負荷區(qū)域，隨著鍋爐整體熱負荷升高，燃料量、鍋爐總風(fēng)量、爐內(nèi)溫度都會保持在一個較高的水平，此時燃料型和熱力型NOX都會以一個較快的速率增長，使得脫硝入口NOX濃度水平也會保持在一個較高的基數(shù)范圍內(nèi)（1000MW負荷下接近400mg\Nm3）。此時脫硝入口NOX已經(jīng)接近某廠目前設(shè)計的入口NOX標(biāo)準(zhǔn)，若繼續(xù)快速升負荷，則必然會導(dǎo)致設(shè)計噴氨量無法滿足實際需求，液氨大量吸熱造成液氨蒸發(fā)槽入口結(jié)冰，進而導(dǎo)致環(huán)保數(shù)據(jù)超限的事故發(fā)生。

因此，在目前某機組運行的現(xiàn)狀之下，尤其是在高負荷區(qū)域，接到升負荷指令之后，一方面要求集控、輔控之間加強溝通，嚴(yán)密監(jiān)視機組供氨系統(tǒng)運行情況。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濃度增長速率提前手動開大供氨氣動調(diào)門，防止自動情況下開啟速度過快、噴氨量過大造成的液氨蒸發(fā)槽入口結(jié)冰。輔控人員則需加強對液氨儲罐壓力的監(jiān)視，從而保證供氨系統(tǒng)運行正常。

三、磨煤機啟動對NOX生成量的影響

在某機組600MW負荷時啟動F磨煤機脫硝入口NOX濃度的變化。在機組負荷大于600MW啟動F磨煤機（上層磨）時，隨著F磨煤機入口風(fēng)量的增加，脫硝入口NOX也在不斷增大（最高達到480mg\Nm3），此時NOX數(shù)值已經(jīng)超出了目前脫硝設(shè)計入口NOX的數(shù)值。若調(diào)整不及時，極有可能造成環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)。

由此分析，在日常的升負荷過程中，啟動磨煤機（尤其上層磨煤機）時，由于大量的一次風(fēng)進入爐膛，會造成鍋爐氧量在短時間內(nèi)快速增大，進而造成脫硝入口NOX濃度也大幅度上升。這就要求在啟動磨煤機過程中，冷熱一次風(fēng)門的調(diào)節(jié)速度應(yīng)緩慢穩(wěn)定，保證一次風(fēng)量、鍋爐總風(fēng)量不會陡然增加，同時及時調(diào)整脫硝供氨調(diào)門，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，不應(yīng)再繼續(xù)開大風(fēng)門，待調(diào)節(jié)穩(wěn)定之后方可繼續(xù)操作。

升負荷啟動磨煤機時是關(guān)注機組NOX排放濃度是否會超溫的關(guān)鍵點，監(jiān)盤人員在操作時必須做到提前預(yù)控，有針對性的調(diào)節(jié)，保證機組在目前的情況下不會因為環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)而被考核。