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油田热电厂200MW燃煤锅炉机组NOx排放调节

陈聪 姜利 电力集团油田热电厂发电分厂

摘 要：结合大庆油田热电厂3*670t/h，200MW锅炉设备低氮、脱硝的改造，从科研实践的角度出发，分析了Nox排放及节氨的策略提供参考。 关键词：燃煤锅炉、200MW、NOx排放、节氨

1 简述

近年来我国

NOx排放量不断增加，为世界第一，控制火电NOx排放

已迫在眉睫。

国家十二五规划中明确规定，根据2012年1月1日起实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223－2011）重点地区的燃煤发电锅炉全部执行100mg/Nm3的氮氧化物特别排放限值。非重点地区，燃煤发电锅炉氮氧化物排放限值规定，2003年12月31日前建成投产的燃煤发电锅炉自2014年7月1日起执行200mg/Nm3的氮氧化物排放限值；其它2012年1月1日前建成投产或环境影响评价文件已通过审批的燃煤发电锅炉自2014年7月1日起执行100mg/Nm3的氮氧化物排放限值。为此，我国燃煤电站锅炉纷纷进行低氮燃烧器改造和SCR脱硝。而国内的厂家在低氮燃烧设计领域及脱硝领域上，在200MW机组这一区域，基本属于摸索状态，设计基本照搬300MW机组，致使200MW机组在经过一系列改造后需要在运行中面对一系列的问题。

2 大庆油田热电厂三台锅炉现状

油田热电厂始建于 1989 年，投产于 1993 年，总装机容量 600MW。共有

HG-670/13.7-HM12 型电站燃煤锅炉 3 台、

CC140/N200-130/535/535 型双抽凝汽式汽轮机 3 台和 QFSN-200-2

型氢冷发电机组 3 台，年发电量约 32 亿kWh，年供热量约 500 万 GJ。其中#2炉已经进行低氮改造。#1、3炉于14年进行低氮及脱硝改造。

3 NOx的生成机理

3.1 氮氧化物概述

煤燃烧生成的氮氧化物主要包括NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等几种统称为NOx，在通常的燃烧温度下煤粉燃烧生成的NOx 中NO 占90%以上，NO2 占5%～10% 其中污染大气的主要是NO 和NO2 ，煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，这二种统称为氮氧化物(NOx)，在煤燃烧过程中氮氧化物的生成量和排放量与煤的燃烧方式，特别是燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件有关。 3.2 在煤的燃烧过程中生成NOx的主要途径有三个：

(1) 燃料型NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的NOx。

(2) 热力型NOx，它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx。 (3) 快速型NOx，它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如HC等反应生成的NOx。

这三种类型的NOx，其各自的生成量和煤的燃烧温度有关，在电厂锅炉中燃料型NOx是最主要的，其占NOx总量的60～80%，热力型占10～20%，快速型最少。 3.3 NOx的生成机理

（1）热力型NOx的生成机理

热力型NOx是空气中的氧(O2)和氮(N2)在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的NO和NO2的总和，其总反应式为：

N2+O2←→2NO NO+O2←→NO2

热力型氮氧化物的生成与燃烧温度、氧分解后的氧原子浓度、停留反应时间的关系很大，当燃烧区域温度低于1000℃时，NO生成量很小；当温度在1300～1500℃时，NO的浓度在500～1000ppm，而且随着温度的升高，氮氧化物生成速度按指数规律增加。因此，温度对热力型氮氧化物的生成具有决定作用。

根据热力型NOx的生成过程，要控制其生成，就需要降低锅炉炉膛中燃烧温度，并避免产生局部高温区，以降低热力型NOx的生成。 （2） 燃料型NOx的生成机理

燃料型NOx的生成是燃料中的氮化合物在燃烧过程中进行热分解，继而进一步氧化反应而生成的NOx，称为燃料型NOx。在600～800℃时就会生成燃料型NOx。燃煤电厂锅炉中产生的NOx中有75～90%是燃料型NOx。因此，燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生的NOx的主要途径。研究燃料型NOx的生成和破坏机理，对于控制燃烧过程中NOx的生成和排放，具有重要的意义。

燃料型NOx的生成和破坏过程不仅和煤种特性、燃料中的氮化合物受热分解后在挥发分和焦炭中的比例、成分和分布有关，而且其反应过程还和燃烧条件(如：温度和氧)及各种成分的浓度等密切相关。研究它的生成机理，大约有以下规律：