生物质循环流化床锅炉尾部烟气NOx排放控制预防技术

钟伟文

（广东粤电湛江生物质发电有限公司，广东湛江524000）

　　摘要：现代发电厂的生产要求既追求经济效益，更追求环境保护。针对生物质发电厂烟气NO_x的排放生成难以控制的难题，通过对广东粤电湛江生物质发电公司循环流化床研究分析，提出了控制NO_x排放量的技术措施，将生物质发电厂的尾部参数排放符合国家的要求标准。

　　1电厂简介

　　广东粤电湛江生物质发电有限公司（2×50MW）是中国单机容量最大的纯生物质发电企业。现阶段，环境保护是一项重要国策，我们既要金山银山，又要绿水青山。由于本生物质电厂没有设计安装脱硝装置，因此，运行中尾部排放NO_x参数是客观存在的较大难题。本人工作中钻研相应资料，并且结合在生物质电厂多年的实际工作经验，深入分析了运行中NO_x生成的原理，并提出了与之对应的控制NO_x生成的排放技术措施，以达到生物质电厂的绿色可持续发展。

　　2电厂锅炉设备说明

　　2.1设备结构

　　本厂采用循环流化床燃烧技术。锅炉是高温高压、单汽包、汽水自然循环、平衡通风锅炉。

　　锅炉基本参数表见表1。

　　燃料特性表见表2。

　　2.2炉整体布置

　　锅炉主要由炉膛、分离器和尾部烟道组成。炉膛与尾部烟道之间通过两台绝热式旋风分离器连接，通过旋风分离器下部的返料阀与炉膛连接，实现循环流化床的外部循环。尾部烟道布置有低过、包墙、省煤器、一，二次风空预器。

　　2.3风烟系统

　　风烟系统通过控制引风机、一次风机、二次风机的出力来控制炉膛的压力。

　　一次风机送出冷风分三路进入炉膛，第一路，经空预器加热流过风帽吹入炉膛，实现床层流化状态，同时也起一定助燃作用。第二路，经过空预器加热后的热风，用于水平烟道（分离器入口前的下部区域布置风帽的方式）作吹扫风，为防止水平烟道积灰；第三路在进入空气预热器之前引出的另一股风作为播料风送到落料管。

　　二次风机输出的二次风，经过二次风预热器从炉膛前后墙分层进入，目的是提供燃料燃烧的空气系数。

　　燃烧后烟气携带着固体粒子离开炉膛进入旋风分离器，在分离器里，烟气由于受到离心力的作用，固体粗离子被分离出来从内壁滑到“J”型回料阀内返回炉膛再燃烧，而小颗粒夹带在烟气中随着烟气进入尾部受热面向下流动，经过布袋除尘器滤除灰尘粒子后，经引风机通过烟囱排出。

　　2.4燃料系统

　　燃料分部提供破碎合格后的燃料，通过输料皮带运至炉前料仓。锅炉设1座料仓，每个料仓有效容积为360m3，满足锅炉BMCR工况30分钟的燃料用量。

　　每个料仓底部配6个承载螺旋，每各承载螺旋底部设一套双螺旋输送机。燃料通过承载螺旋松散后落到一级双螺旋输送机上，经轴向输送后落入二级单螺旋输送机，再经轴向输送后通过落料斜管被播料风携带进入炉膛燃烧，承载螺旋和双螺旋输送机均采用变频电动机驱动。

　　3流化床锅炉尾部排放NO_x生成原理

　　3.1热力型和快速型

　　通过资料得知，1500℃是热力型NO_x生成临界点。当温度＜1500℃时，NO_x不易生成；当温度＞1500℃时，NO_x生成量猛增。由于实际生产中本厂炉膛温度处于600-850℃，因此热力型不是本厂NO_x的生成原因。另外快速型NO_x由于其产生特点，实际生产中通常也不作为控制方向。

　　3.2燃料型

　　燃料型NO_x是由燃料中的氮元素在燃烧时形成的。炉膛温度约为600℃-800℃时，燃料型NO_x就能生成。研究发现空气系数是最重要的原因，转化率随空气系数增加而增大。

　　结合本厂的实际情况得知，燃料型NO_x是主要元凶，也是最主要的控制方向。

　　在曲线中可以清晰的看到，当两侧空气系数升高时，NO_x的生成量快速升高；当两侧空气系数降低时，NO_x的生成量快速下降。因此控制合适的空气系数是重中之重。

　　4生物质锅炉生产中NO_x的控制方法

　　（1）加强上配料精细化管理，燃运分部制定好当天的上配料方案，并按上配料方案提前做好干湿燃料的混合工作。上料车要加强对入炉燃料的杂物检查，发现燃料中的杂质及时清理。锅炉发生堵塞故障时必须加快处理速度，减少堵料造成空气系数过量引起的NO_x波动。

　　（2）正常运行中，保证流化的前提下，适当降低一次风量，维护在7-7.5万km³/h之间运行。在NO_x指标超标时，运行人员应优先降低一次风量来控制NO_x的升高。

　　（3）正常运行中，运行人员对NO_x指标的控制必须预先判断，提前调整，从一开始就尽量将NO_x指标控制至最低值。二次风量根据锅炉氧量来调整，正常运行中，在确保锅炉排放SO₂指标正常的情况下，控制锅炉氧量在1%以下。

　　（4）正常运行中，锅炉两侧给料机转速要均匀，杜绝两侧氧量偏差大于5%的情况。正常运行中，加强对锅炉氧量的监视，根据锅炉氧量的变化，提前干预增减燃料。在调整锅炉燃烧时，尽量用小幅增减给料机转速的办法，杜绝使用大幅度停运或投运给料机的方法调整燃烧。

　　（5）正常运行中，应维持机组负荷稳定，杜绝出现机组负荷大幅度波动。在锅炉NO_x基准值偏高（长时间平均值超过180mg/m³）时，果断锅炉降负荷运行。

　　5结束语

　　本文分析了生物质循环流化床锅炉NO_x排放的原因，并结合本公司实际情况提出了相应的对策，切实有效地控制了NO_x的排放量，达到了环保的要求，实现了生物质循环流化床锅炉发电的经济性和可持续性。

　　参考文献：

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　　[3]张殿军，陈之航.生物质燃烧技术的应用[J].能源研究与信息，1999，15（3）.

　　[4]刘建禹，翟国勋，陈荣耀.生物质燃料直接燃烧过程特性的分析[J].东北农业大学学报，2001，32（3）.