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鍋爐氮氧化物超標的原因和處理措施
閱讀：9435 發布時間：2022-8-9
關于鍋爐煙氣氮氧化物升高原因分析及
預控措施
一、NOx的形成與分類
氮氧化物：NO，NO2，N2O、N2O3，N2O4，N2O5等，但在燃燒過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為NOx
1、熱力型NOx（ThermalNOx），它是空氣中的氮氣在高溫下(1000℃-1400℃以上)氧化而生成的NOx
2、快速型NOx（PromptNOx），它是燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應生成的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、煤粉燃燒中各種類型NOx的生成量和爐膛溫度的關系
熱力型NOx是燃燒時空氣中的氮（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系
1）若燃料N全部轉變為燃料NOx，則燃料中1%N燃燒生成NOx為1300ppm，實際上燃料N只是一部分轉變為NOx，取轉變率為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、頂部燃盡風等分級燃燒、以及提高煤粉細度和低α措施等，爐內脫硝率可達ηNOx≥50%，因此預計NOx排放濃度≤433mg/Nm3。
N2和O2生成NO的平衡常數Kp
當溫度低于l000K時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，這大致相當于過量空氣系數為1.1時的煙氣
NO氧化成NO2反應的平衡常數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。當溫度升高超過1000℃時，NO2大量分解為NO，這時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與各種碳氫化合物結合成氮的環狀化合物或鏈狀化合物，如喹啉(C6H5N)和芳香胺(C6H5NH2)等
當燃料中氮的含量超過0.1％時，所生成的NO在煙氣中的濃度將會超過130ppm。煤燃燒時約75％-90％的NOx是燃料型NOx。因此，燃料型NOx是煤燃燒時產生的NOx的主要來源。
3、過量空氣系數對燃料N轉化為揮發分N比例的影響
熱解溫度對燃料N轉化為煤粉細度對燃料N轉化為揮發分N比例的影響揮發分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
1、鍋爐氮氧化合物升高主要和爐膛溫度有關，溫度越高生成的氮氧化合物越高，在鍋爐運行當中，改變磨煤機運行方式如：B、C、D磨運行，爐膛火焰中心就會升高，爐膛下部吸熱量減少，爐膛溫度升高，產生氮氧化合物就會升高。
2、鍋爐氮氧化合物升高與鍋爐過量空氣系數有關，綜合現在鍋爐氧量2.0%-3.0%得出鍋爐過量空氣系數a
如下所示：
公式a=21/21-Q2
鍋爐氧量2.0%所對應下的過量空氣系數1.10
鍋爐氧量2.2%所對應下的過量空氣系數1.11
鍋爐氧量2.4%所對應下的過量空氣系數1.12
鍋爐氧量2.6%所對應下的過量空氣系數1.14
鍋爐氧量2.8%所對應下的過量空氣系數1.15
鍋爐氧量3.0%所對應下的過量空氣系數1.16
鍋爐氧量3.5%所對應下的過量空氣系數1.2
通過對過量空氣系數的計算，鍋爐氧量越高的，燃燒所產生的煙氣量就相應增加，鍋爐所產出的氮氧化合物就會增加，但鍋爐氧量偏低會造成，煤粉燃燒不*，鍋爐化學和機械不*燃燒熱損失升高。
3、煤粉細度對鍋爐氮氧化合物的影響
鍋爐在運行當中及時調整磨煤機煤粉細度，在鍋爐未改變燃燒方式的前提下，煤粉細度的粗細也會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、在燃用揮發分較高的煙煤時,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熱解產物發生反應生成NOX,燃料中氮并非全部轉變為NOX,它存在一個轉換率,降低此轉換率,控制NOX排放總量,可采取減少燃燒的過量空氣系數在運行當中控制鍋爐氧量在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，通過對降低磨煤機出口一次風速，控制煤粉進入爐膛著火時間，現磨煤機A磨風量60t/h、B磨55-58t/h、C磨45t/h，D磨運行時45t/h，逐步降低磨煤機一次風量，通過對降低磨煤機出口一次風速，控制煤粉進入爐膛著火時間，加強配風通過一、二次風的調整。
3、通過調整磨煤機出口擋板來控制磨煤機煤粉細度，找出煤粉細度的粗細在爐內燃燒產生氮氧化合物的最佳煤粉細度，來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磨運行時，對鍋爐配風進行調整，降低火焰中心位置，降低D磨煤機的給煤量，在調整時盡量調整其他磨煤機的煤量，避免大幅度調整D磨煤機的給煤量，造成鍋爐氧量大幅度波動，控制爐膛負壓在-30Pa至-50Pa之間，加強煤粉在爐燃燒時間，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、改變配風方式：將爐內火焰采用倒三角的配風方式，將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少(相當于理論空氣量的80%),使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒，降低燃燒區內的燃燒速度和溫度水平，延遲燃燒過程,而且在還原性氣氛中降低了生成NOX的反應率,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程,*燃燒所需的其余空氣則通過布置在主燃燒器上方的二次風噴口送入爐膛,與朱主燃燒所產生的煙氣混合,完成全部燃燒過程。