PDF《贵州省大型火电站 NOx 排放量现状及分析》

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2004 年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会

2004 年学术年会论文集

271 贵州省大型火电站 NOx 排放量现状及分析 罗小鹏 (贵州电力试验研究院锅炉室,贵州省 贵阳市)

1 前言 氮氧化物 NOx 在大气中与水蒸汽结合后会形 成酸雨降到地面,对环境、生态造成污染、破坏, 燃煤电站锅炉是其重要来源之一.

随着我国环保形势的日趋严峻和环保要求的 日益提高,控制燃煤电站锅炉的 NOx 排放量已成 为当务之急.目前,欧美很多国家已对火电厂的 NOx 排放量制订了严格的标准, 大多数火电厂已在 减低 NOx 排放量方面取得明显成效.我国国家环 保局、技术监督局于

1996 年3月颁布了《火电厂 大气污染物排放标准》 (GB13223―1996) ,标准中 对电站锅炉 NOx 排放量提出了明确要求. 目前,贵州电力处于高速发展时期,随着我省 火电机组装机容量的急剧增大及环保考核的日趋 严格,对本省大型火电站 NOx 排放量急需有一个 基本的了解和分析.为摸清贵州电力系统所属火电 厂NOx 排放量的基本情况,我院于

2002 年4月起 陆续对各电厂进行了 NOx 排放量的普查试验, 并在 习水发电厂2#炉和纳雍发电厂 3#炉上进行了多 工况的测试试验.本文即是在这些测试试验的基础 上, 初步总结和分析了贵州省大型火电站 NOx 排放 量的现状及其影响因素,为以后进行针对性技术改 造和燃烧调整提供了依据.

2 燃煤电站锅炉 NOx 的生成机理及主要控 制方法 2.1 生成机理 火电厂锅炉燃烧(煤)过程中,生成的 NOx 是燃烧反应的一部分,可以用下面的化学反应式表 示: N2+O2 →2NO 这是 NO 生成反应的综合反应式,实际的燃烧 反应是极其复杂的化学反应过程. 生成的 NOx 有如 下三种: (1)温度型 NOx:燃烧用空气中的氮气,在 高温下氧化而产生的氮的氧化物. (2)燃料型 NOx:燃料中含有氮的氧化物, 在燃烧过程中氧化而生成的氮的氧化物. (3)快速温度型 NOx:碳化氢燃料当燃料过 浓时燃烧产生的氮的氧化物. 2.2 控制 NOx 排放量的方法 燃料型 NO 和温度型 NO 是发电厂燃煤锅炉中 的NOx 的主要组成部分,因此,降低 NOx 排放量 重点在于减少这两种 NO 的生成. 减少温度型 NO 生成量的方法有: 降低燃烧温度水平 降低氧气浓度 使燃烧在远离理论空气比条件下进行 缩短在高温区内停留的时间 减少温度型 NO 生成量的方法有: 采用 N 含量低的燃料 采用燃料过浓燃烧 扩散燃烧时,抑制燃料与空气的混合 锅炉设备中, 已经使用的主要低 NOx 燃烧技术 有: 降低助燃空气预热温度法 低氧燃烧法 二段燃烧法(即分级配风方式) 排烟再循环法 浓淡燃烧法 低NOx 燃烧器,主要有:混合促进型、自身再 循环型、多股燃烧型、阶段燃烧型(如:低NOx 双可调旋流燃烧器、浓淡燃烧器)等. 低炉膛,主要有:燃烧室大型化、分割燃烧室、 切向燃烧(如:低NOx 同轴切向燃烧系统)

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2004 年学术年会论文集 中国?海南 由于要兼顾锅炉燃烧的经济性和稳定性,目前 在我省电厂实际广泛采用的低 NOx 燃烧技术主要 是分级配风法和浓淡燃烧法两种.

3 NOx 排放量测试及分析试验内容 在锅炉不同工况(主要是 ECR 工况和 BMCR 工况)下,用烟气分析仪在锅炉电除尘器入口前烟 道处测量烟气中 NOx 含量和 O2 含量,得出该锅炉 在试验工况下的 NOx 排放量和按氧量修正后的 NOx 排放量.试验期间,锅炉燃烧保持稳定、燃用 煤质保持相对稳定、不允许有制粉系统启停操作. 试验前采集入炉煤样,试验期间测量炉膛温度,数 据作对比分析用. 试验基本涵盖了贵州省

2002 年以前投产运行 的大型机组的全部炉型及多个煤种.另外,2004 年6月我院对新投产的纳雍电厂 3#炉进行了多工况 的NOx 排放量测试, 本文也将对该次试验的测试结 果进行介绍和分析.

4 NOx 排放量测试结果 4.1 试验炉型及燃用煤种 试验炉型及燃旧煤种如表

1 所示. 表1试验炉型及燃旧煤种 厂名/炉号 锅炉型号 燃用煤种 盘电 2#炉DG670/13.7-8,四角切圆燃烧,配200MW 机组 烟煤 清电 8#炉DG670/140-8,四角切圆燃烧,配200MW 机组 贫/烟煤 贵电 9#炉WGZ670/13.7-2,四角切圆燃烧,配200MW 机组 贫煤 安电 2#炉DG1025/18.2-Ⅱ, W 型火焰炉,配300MW 机组 无烟煤 金电 4#炉SG-420/13.7-M423,四角切圆燃烧,配125MW 机组 无烟煤 习电 2#炉SG-420/13.7-M755,四角切圆燃烧,配125MW 机组 无烟煤 遵电 7#炉SG-420/13.7-M419,四角切圆燃烧,配125MW 机组 无烟煤 纳电 1#炉HG-1025/17.3-WM16,四角切圆燃烧,配300MW 机组 无烟煤 纳电 3#炉SG-1025/17.44-M860,四角切圆燃烧,配300MW 机组 无烟煤 以上锅炉均为固态排渣炉. 4.2 入炉煤氮及挥发分含量 入炉煤氮及挥发分含量如表

2 所示 表2入炉煤氮及挥发分含量 厂名/炉号 收到基含氮量 Nar(%) 干燥无灰基挥发份 Vdaf(%) 盘电 2#炉1.05 30.15 清电 8#炉0.89 24.47 贵电 9#炉0.82 17.38 安电 2#炉0.80 8.18 金电 4#炉1.05 8.75 习电 2#炉1.03 12.08 遵电 7#炉0.85 11.08 纳电 3#炉1.01 10.72 4.3 热风温度 表3热风温度 一次风温(℃) 二次风温(℃) 厂名/炉号 ECR 工况 MCR 工况 ECR 工况 MCR 工况 盘电 2#炉222.6 222.0 354.1 352.6 清电 8#炉313.5 313.0 313.5 313.0 贵电 9#炉318.8 318.7 318.8 318.7 安电 2#炉337.1 336.7 326.2 324.5 金电 4#炉427.0 434.0 427.0 434.0 习电 2#炉364.0 363.0 364.0 363.0 遵电 7#炉350.0 350.0 350.0 350.0 纳电 3#炉385.4 375.3 377.2 369.2 中国?海南 中国科协

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273 4.4 炉膛温度分布 由于篇幅较大, 此处不详细列出. 总体来看, 燃用无烟煤锅炉的炉膛温度水平明显较燃用烟煤 或贫煤的锅炉高.从测量数值看:其中,清电

8 #炉与贵电 9#炉炉膛温度水平接近;

金电 4# 炉、遵电 7#炉及习电 2#炉炉膛温度水平接近;

纳电 3#炉炉膛温度最高 (纳电 1#炉和安电 2#炉因看火孔布置位置原因不能测到高温区域 的温度) . 4.5 测试及数据处理方法 在空预器出口烟道采用近似网格法取样,烟 气抽取送入 KM9106 烟气分析仪测量烟气中的 NOx 浓度和 O2 浓度.将空气预热器出口 A、B 两 个烟道 NOx 和O2 测量结果的平均值作为最终的 测量结果. 由于锅炉燃烧产物中的 95%以上是 NO,所 以假设烟气中的 NOx 组成为:NO 占95%,NO2 占5%,则ppm 与mg/m3 的换算系数为: 1ppm NOx=(0.95*1.339+0.05*2.054) mg/m3 NOx =1.37475 mg/m3 NOx 考虑氧量修正,则NOx 的计算公式如下: NOx=1.37475NOx *(21―6)÷(21―O2) mg/m3 式中: NOx ―空气预热器出口烟气中 NOx 含量的 测量值 ppm O2―空气预热器出口烟气中 O2 含量测量值% 实际测量中发现 NO2 所占比例尚不足 5%. 4.6 锅炉电除尘器前烟气 NOx 含量 修正计算为氧量修正如表

4 所示. 表4修正计算为氧量修正 NOx 排放量测量值(mg/m3 ) 排烟氧量(%) 修正计算后 NOx 排放量(mg/m3 ) 厂名/炉号 ECR 工况 MCR 工况 ECR 工况 MCR 工况 ECR 工况 MCR 工况 盘电 2#炉334

302 7.3 7.0 365.7 323.6 安电 2#炉954

996 4.14 3.53 855.1 849.1 贵电 9#炉250

262 7.74 7.14 282.9 283.5 清电 8#炉278

296 9.0 8.5 347.5 355.2 遵电 7#炉480 ―― 6.9 ―― 510.5 ―― 金电 4#炉375 ―― 5.3 ―― 358.3 ―― 纳电 1#炉724 5.0

679 ―― 习电 2#炉各工况下电除尘器前烟气 NOx 含量如表

5 所示. 表5习电 2#炉各工况下电除尘器前烟气 NOx 含量 工况名称 排烟处氧量(甲/乙)% NOx 排放量 mg/m3 修正后 NOx 排放量 (mg/m3 ) 锅炉额定出力单磨运行 7.42/7.34

435 479 锅炉额定出力双磨运行 5.91/5.88

460 457 锅炉额定出力上层燃烧器下倾

10 度6.19/6.24

457 464 锅炉额定出力低氧量燃烧 4.22/4.28

498 446 锅炉断油最低稳燃负荷 7.33/6.97

485 525 纳电 3#炉各工况下电除尘器前烟气 NOx 含量如表

6 所示. 表6纳电 3#炉各工况下电除尘器前烟气 NOx 含量 工况名称 排烟处氧量% NOx 排放量(mg/m3 ) 修正后 NOx 排放量 (mg/m3 ) BMCR 工况 4.40 599.1 744.4 ECR 变氧量工况Ⅰ(炉膛出口 O2≌3.0) 3.97 558.9 676.8 ECR 变氧量工况Ⅱ(炉膛出口 O2≌4.0) 4.92 540.8 693.6 ECR 变氧量工况Ⅲ(炉膛出口 O2≌4.5) 5.40 544.1 719.4 ECR 三磨运行工况 5.34 578.9 762.6 ECR 四磨运行工况 (磨煤机入口再循环风门开度 50%) 5.76 561.8 760.6 ECR 四磨运行工况 (磨煤机入口再循环风门开度 80%) 5.57 604.6 808.4 ECR 变二次风配风Ⅰ(双束腰配风) 5.63 542.0 727.4 ECR 变二次风配风Ⅱ(均等配风) 5.59 589.7 789.4 ECR 变二次风配风Ⅲ(正宝塔配风) 5.33 631.0 830.

5 ECR 三磨运行工况时,磨煤机入口再循环风门开度分别为:B 磨50%、C 磨45%、D 磨28%.

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5 分析结论 (1)按《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223―1996)考核,本次普查的锅炉除安 电2#炉( W 火焰燃烧方式)和纳电 1#、3# 炉外, 其余锅炉在长期工况下 (ECR 工况和 MCR 工况) 的NOx 排放量均低于国家标准的 650mg/m

3 . (2)安电 W 型炉 NOx 排放量偏高主要 是由于其燃烧组织........