精确测量对锅炉NOx控制的影响研究

精确测量对锅炉NOx控制的影响研究
宋玉宝，刘宇1，赵俊武，王乐乐，牛国平，杨恂
(西安热工研究院有限公司苏州分公司，江苏省 苏州市 215011)
（1华能杨柳青电厂，天津市）
Study of the accurate measurement on the boiler NOx contol
Song Yubao, Liu Yu1, Zhao Junwu, Wang Lele, Niu Guoping, Yang Xun
( Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd. Suzhou Branch, Suzhou 215011, Jiangsu Province, China)
（1Huaneng Yangliuqing Power Plant, Tianjin, China）


ABSTRACT: Guide by the low NOx combustion theory, the influence factor on NOx creation, such as the primary-air-coal ratio, the primary-secondary-air-coal ratio, the burner central, inner and external secondary air rate, the tertiary air I and II, etc, were studied for the slag-tap boiler based on the accurate air flow measurements in-line. With the multi-stage air accurately distributed and the mode written in the control logic, the excess air coefficient for the burner was reduced to 0.85 and the NOx emission was greatly decreased from 1163mg/Nm3 to 580mg/Nm3。The same results could be obtained under the different load with high moisture content of lignite or Yuzhou coal mixed.
KEY WORDS: accurate measurement, air distribution, NOx control
摘要：在低氮燃烧理论指导下，针对下冲火焰液态排渣炉，借助原有的文丘里测风装置，研究了燃烧系统的燃料系数NCV、一次风煤质量比、一二次风煤质量比、燃烧器中心风及内外二次风比例、三次风I与II等对NOx生成的影响。通过精确调节燃烧系统的各级配风比例，可将锅炉NOx排放浓度由1163mg/Nm3降低到580mg/Nm3以下。将调节模式修改到机组控制逻辑中，在不同负荷及大量掺烧高水含量的褐煤或蔚洲煤时，可自动获得相同的NOx控制效果。
关键词：精确测量；风量分配；NOx控制
0  引言
煤粉燃烧产生的氮氧化物主要来源于燃料中的氮元素氧化，俗称燃料型NOx，这也是燃烧过程中控制NOx生成的主要途径[1]。国内新建大型燃煤锅炉普遍采用了浓淡偏差燃烧器和多级空气分级相结合的低氮燃烧技术，通过严格控制煤粉燃烧过程的各级配风，在燃烧初期尽可能多地析出挥发分，控制挥发分氮的氧化还原竞争反应趋向于还原[2、3]，并在燃烧中期补充适度的氧气，强化焦炭的NOx还原能力。在燃用低灰高挥发分神华烟煤时，可达到200~250mg/Nm3的NOx排放水平，但当燃煤品质发生波动时，NOx排放浓度可能升高到约450mg/Nm3，甚至更高。
在燃用不同煤种时，锅炉NOx排放浓度之所以发生大幅度的变化，除煤质本身的影响外，还受到配风精确度的显著影响[4]。国内电站锅炉主要关注给煤量、总风量及运行氧量，配置总风量和氧量监测装置，而对于各级助燃空气量，则仅通过挡板门开度控制。挡板门开度与风量之间呈非线性关系，运行人员只能粗略调节各股风的流量，无法按照设计要求精确控制煤粉燃烧过程中的沿途过剩空气系数。对于现代低氮燃烧技术，这种粗放型配风方式，虽然也能控制NOx排放到较低水平，但容易形成过度空气分级燃烧，增加飞灰可燃物含量、水冷壁结渣/腐蚀及磨煤机煤粉堵塞的风险，而普遍采用的过度配风方式则削弱了燃烧系统的NOx控制能力。
某300MW进口机组采用双U型下冲火焰液态排渣方式燃烧烟煤，早期NOx排放浓度约500mg/Nm3，目前约1100~1400mg/Nm3。借助锅炉所配置的入炉各股风流量测量装置，笔者进行了精确配风对NOx生成影响的研究，在煤种发生重大变化的情况下，NOx排放浓度可大幅度控制到600mg/Nm3以内。有感于精确测风装置对NOx控制的重要性，本文对此进行了总结。
1  机组概况
1.1  燃烧系统结构

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