热风送粉三次风与氮氧化物的关系

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随着环境污染日益严重，人们对环境要求越来越高，煤燃烧带来的污染物NOx排放问题日益受到人们的关注，因此对燃煤电厂NOx排放控制日趋严格。各种低NOx技术和运行方式得到研究和应用。

目前我国燃煤电厂有部分锅炉采用中间储仓式热风送粉系统，作为磨煤乏气和干燥剂的三次风送入炉膛燃烧。三次风煤粉颗粒半径较小且均匀，燃烧面积大而热阻小，化学反应速度快，有利于挥发分析出、煤粉着火和煤焦的燃尽。但目前国内大多数燃用贫煤/无烟煤锅炉。实际运行时为保证制粉出力，三次风量都高于设计值，造成三次风量偏大，抢占了二次风风量，造成二次风刚性不足，并由此引起锅炉结焦、掉焦灭火等安全问题，同时也导致还原区的过量空气偏大，NOx偏高，并在低负荷运行时特别明显。

中储式热风送粉系统：

原煤经给煤机在下行干燥管中由热风预先加热后，与干燥热风一同进入磨煤机。磨制好的煤粉随干燥剂从磨煤机中带出，进入粗粉分离器进行初分离，不合格的粗煤粉返回磨煤机重磨，合格的煤粉随干燥剂带入细粉分离器，在其中约90%的煤粉被分离出来，由细粉分离器下部落入煤粉仓，或经皮带输送机输送到其他粉仓。

经细粉分离器分离后，一般带有约10%煤粉的干燥剂称为乏气，乏气由细粉分离器顶部引出，经排粉机提升压力后，可与经给粉机从煤粉仓获得的煤粉混合，作为一次风喷入炉内燃烧。这种由乏气输送煤粉的系统，称为乏气送粉系统。乏气送粉系统的一次风温度较低，当锅炉燃用着火温度较高，反应性能较差的煤种时，一次风温需要提高，才能满足无烟煤、贫煤的燃烧。在这种情况下，直接采用温度较高的热风作为一次风来输送煤粉，入炉燃烧，来至排粉风机的乏气则布置在炉膛上部作为三次风。这种系统称为中储式热风送粉系统。

一次风：输送的煤粉进入炉膛，并为煤粉着火的初期燃烧提供所需要的空气；

二次风：从热风道直接引来经燃烧器二次风喷口送入炉膛，为煤粉着火燃烧提供中后期所需要的空气，并保证煤粉燃烧的燃尽性；

三次风：在中储式热风送粉系统中，细粉分离器分离出的乏气若送入布置在主燃烧器上部的燃烧器喷口，则这股乏气称为三次风。

中储式热风送粉的特点：

1）磨煤机一般情况下是满出力运行，起停与燃烧器的投运无关，只与粉仓粉位有关；

2）磨煤机与锅炉之间具有相对独立性，锅炉在低负荷时，磨煤机仍可保持在高负荷下运行；

3）磨制的煤粉较细，煤粉细度稳定；

4）三次风布置在炉膛上部，对于燃烧不利；

5）三次风风量大、风速高；

6）三次风温度低，煤粉细，含粉量低。

中储式热风送粉三次风与氮氧化物的关系：

中储式热风送粉系统，在采用空气分级燃烧技术降低氮氧化物的排放的同时，由于三次风中携带大量的超细煤粉进入炉膛燃烧，并且三次风具有速度高、温度低、风量大、煤粉细及煤粉含量低的特点，三次风区域煤粉燃烧处于富氧以及三次风杂乱无章的乱从乱撞的燃烧情况，使得燃烧过程中产生了大量的燃料型NOx，导致NOx的排放量较高。三次风在主燃区的顶部，处于还原区的位置，三次风的进入导致还原区的还原性气氛被破坏，降低了NOx还原的效果。磨煤机投运的个数越多，三次风量就越大，NOx生产量就越高。另外，当锅炉负荷降低时，为保证磨煤机运行经济性，磨煤机通风量仍保持在最佳制粉电耗工况，导致三次风量也没有随锅炉负荷同比例降低，主燃烧区域的空气过量系数无法控制在运行的最佳值，此时NOx的排放浓度会远高于设计工况，制约燃烧过程中的进一步NOx排放控制。

降低氮氧化物排放的改造思路：

在实际运行中由于煤种的变化，及运行习惯，三次风量往往高于设计值很多，造成三次风出口风速较大，对下层煤粉燃烧器的着火稳定性产生非常不利的影响；同时三次风量过大，也会使主燃烧区生成的NOx还原基被氧化生产NOx，造成降低NOx含量变得异常困难。所以通过改变三次风的布置，可以有效的进行稳燃和降低烟气NOx含量。将三次风下移充当二次风使用，可以明显降低NOx的生成，提高二次风箱压力，提高二次风喷嘴出口风速，壁面煤粉贴壁燃烧，防止壁面结焦。并且经过大量实践检验，合理控制三次风量、三次风分组下移进入炉膛并充当二次风可有效解决中储式热风送粉系统锅炉NOx偏高、锅炉结焦的问题。第一、将三次风下移增加三次风的燃尽高度，降低飞灰含碳量；第二、将三次风下移有利于还原区的 NOx还原性气氛的调节，降低NOx排放；目前还有一些学者将三次风再燃，三次风掺入一次风或烟气再循环等方式来解决中储式热风送粉锅炉三次风对降低氮氧化物的影响。

结语：

随着我国科技的飞速发展，锅炉燃烧技术方面的研究也越来越透彻，对其气体产物的成分也更加的清楚，这非常有利于锅炉燃烧技术的发展，对以后的技术改进也多了很多手段，但锅炉燃烧的氮氧化物的控制是一个系统性的复杂过程，尤其是中储式热风送粉系统的氮氧化物的控制更加困难和复杂，今后还需要更加细致的专研。