循环流化床锅炉低氮燃烧技术试验研究-第2页-北极星大气网

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4 改造效果与分析

4.1氧含量对反应器出口NOx排放的影响

实验与工程实践表明，NOx的排放随锅炉氧含量的增加而增加。从SNCR反应机理上分析，O₂既可促使NH3还原NO，也可将NH3氧化成NO，但随着O2提及分数的增加，对NH₃的氧化反应更加有利，促使NOx排放增加。1号炉改造后，在130t/h负荷下，NOx原始排放浓度由改造前的300～350mg/Nm³降低至245mg/Nm³。不同负荷下还原剂耗量与氧含量的关系如图2所示，氧含量在3.3%～3.8%时，1号炉20%氨水消耗量为260kg/h，可以实现NOx排放＜50mg/Nm³，对应氨氮摩尔比NSR=2.9。随着氧含量继续提高，3个负荷试验工况均表现为还原剂用量增加;当氧含量＜3.3%且继续降低时，3个试验工况仍表现为还原剂用量增加。低氧含量下还原剂用量与NOx排放如图3所示。130t/h负荷下，当氧含量低至2.2%后，氨水消耗量增加至400kg/h(NSR=4.4)，NOx排放量增加至110mg/Nm³，且此时随着氨水消耗量继续增加，NOx排放无变化。

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Fumihiko等、李明磊分别通过搭设试验台与数值模拟方法，发现随着氧含量的增加，脱硝效率逐渐降低，SNCR反应在缺氧环境下几乎不会进行，但未对SNCR反应需氧量进行定量分析。1号炉的3个试验工况表明，随着氧含量的变化，SNCR反应可以分为4个区间:①0～2.2%为无效区，由于环境缺氧，SNCR反应链不会进行，反应器出口NOx排放取决于锅炉低氮改造后的原始排放;②2.2%～3.3%为反应低效区，该区间虽然原始排放较低，但由于脱硝效率也较低，致使反应器出口NOx排放依然较高;③3.3%～3.8%为高效区，该区间脱硝效率较高，反应器出口NOx排放较低;④＞3.8%为反应低效区，该区间锅炉原始排放增加，脱硝效率降低，反应器出口NOx排放升高。

4.2 FGR对NOx排放的影响

SNCR系统停运的情况下，在不同负荷下对1号炉进行FGR调整试验，如图4所示，各工况下，NOx原始排放浓度均随FGR开度的增加而减小。70t/h负荷下，NOx原始排放浓度由155mg/Nm³降为90mg/Nm³;90t/h负荷下，由190mg/Nm³降为125mg/Nm³;130t/h负荷下，由245mg/Nm³降低为140mg/Nm³。一般认为，FGR降低NOx排放主要有2方面因素:①FGR可降低床层温度，均衡炉内水平与纵向温度分布;②FGR可降低炉内氧含量。图5为不同负荷下，床层温度与炉膛出口温度随FGR开度的变化情况，可见，随着FGR开度的增加，床层温度逐渐降低，且和炉膛出口温差逐渐减小。70t/h负荷下，床层温度降低49℃，与炉膛出口温差由75℃减小至45℃(图5(a));90t/h负荷下，床层温度降低39℃，与炉膛出口温差由85℃减小至69℃(图5(b));130t/h负荷下，床层温度降低63℃，与炉膛出口温差由38℃减小至15℃(图5(c))。