循环流化床锅炉低氮燃烧技术试验研究

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))。

维持反应器出口NOx排放浓度在50mg/Nm3，逐渐开大FGR，中心筒出口烟温逐渐升高，氨水消耗量先降低后升高，如图6所示。

70t/h负荷时，由于炉膛温度降低较多，虽然氨水消耗量增大，但SNCR反应几乎不会进行，反应器出口NOx排放浓度持续超过50mg/Nm3(后文简称“超标”)，且无法降低;随着FGR开大至60%以上，NOx原始排放浓度降至50mg/Nm3以下，氨水消耗量降低至0，如图6(a)所示。

NOx原始排放量随着FGR开大单调降低，而反应器出口NOx先降低后上升，表明中心筒出口烟温对于反应器脱硝效率存在一个最优值。

SNCR反应的最佳温度窗口为850～1050℃，当中心筒出口烟温＞800℃且继续升高时，炉内SNCR反应有效区间逐渐延长，脱硝效率增加，反应器出口NOx排放量降低;烟气在流经高温过热器后，温度降至700℃以下，SNCR反应停止，故中心筒出口烟温的升高而使燃料的后燃性增强时，后燃释放出的NOx量大于因脱硝效率提高而额外脱除的NOx时，反应器出口NOx即表现为开始升高。当燃料的后燃现象增加至一定程度，NOx释放的同时经过高温过热器降温，此时SNCR没有反应区间，表现为反应器出口NOx排放快速上升，且喷入还原剂无效。

4.3 二次风入射高度对NOx排放的影响

提高二次风入射高度，可增加密相区还原气氛范围，抑制NOx生成并还原已生成的NOx，Murat等通过试验研究发现，当二次风量恒定时，二次风入射位置由布风板上方142cm提高至415cm后，NOx排放降低20%。但二次风入射位置过高，会导致燃烧延迟，炉内热负荷分布偏离设计工况，锅炉效率降低，如前所述，后燃现象严重会导致SNCR系统喷入NH3无效，NOx排放超标。对于空气分级燃烧技术，二次风入射位置存在一个最佳高度值。在锅炉运行中，维持二次风总量一定，逐渐关闭下层二次风门，可提高二次风核心区域高度，强化空气分级燃烧效果;逐渐关闭上层二次风门，可以降低二次风核心区域高度。

二次风门开度对锅炉的影响如图7所示。

由图7(a)可知，维持锅炉负荷、氧含量、氨水消耗量不变，随下层二次风门逐渐关闭，中心筒出口温度逐渐升高，燃料后燃现象增强，NOx排放量升高。改造后下层二次风位置距布风板1626mm，处于较高位置，当下二次风门逐渐至全关时，二次风入射高度提高至2626mm以上，燃料燃烧大幅推迟，SNCR反应区间减小，脱硝效率下降;由图7(b)可知，随上层二次风门关闭，二次风核心高度逐渐降低，中心筒出口温度降低，SNCR反应区间增大，NOx排放降低，上层二次风门关至25%，NOx排放量最低达27mg/Nm3，但随上层二次风门继续关闭，空气分级燃烧优势减弱，NOx排放量开始升高。

5结论

1)随着O2含量降低，CFB锅炉NOx原始排放量逐渐降低，但同时O2影响SNCR的反应进程，在CFB锅炉采用低氮燃烧技术后，O2含量过低会导致脱硝反应效率降低，甚至失效，引起反应器后NOx排放超标。

2)FGR系统可降低床温，缩小炉膛上下温差。同时FGR系统可调整中心筒出口烟温，进而影响SNCR高效反应区间大小，调整中心筒出口至合适的温度，可得到较大的SNCR脱硝效率。

3)调整上层、下层二次风门开度，可获得二次风入射最佳高度。通过调整二次风入射位置，可提前或推迟燃料燃烧，进而影响反应器出口NOx排放。

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