氮氧化物NOX作為燃煤鍋爐重要的污染物排放種類之一，在現階段大力節能減排的趨勢下如何盡量的控制NOX的生成量顯得尤為重要。現階段大型機組通常采用SCR等后期處理技術達到減少NOX排放量的目的。某廠也分別于2015年完成了脫硝技術改造，使得NOX的排放量實現了≤50mg\Nm3的限值。


但是由于技改設計的液氨耗量達不到要求，某機組在運行期間（特別是高負荷區域升負荷時）出現了由于大量耗氨造成的液氨蒸發槽入口結冰的現象，同時也造成了環保數據超標等重大異常，對某廠造成了較為惡劣的影響。在液氨供應系統設計缺陷還未解決之前，正確、恰當的運行調整則成了保證機組正常運行的重要手段。下面將從NOX產生的影響因素進行分析，以求在以后的調整過程中做到提前預控，確保環保限值不超標。

一、 NOX 的產生機理

在煤粉燃燒的過程中，NOX的生成量特別是排放量與燃燒的溫度和燃燒區的過量空氣系數密切相關，根據形成的條件不同大致可以分為燃料型、熱力型、快速型三大類。

1、 燃料型NOX

顧名思義，燃料型NOX即為燃燒原料中含有的氮化合物與氧氣反應結合生成的NOX，據統計，燃料型NOX在NOX排放總量中所占的比例為75%以上。而影響燃料型NOX生成量的因素主要有兩點：燃煤揮發分含量及燃燒過程中的過量空氣系數。

2、 熱力型NOX

熱力型NOX主要是由空氣中的N2與O2反應產生，反應發生的必要條件是高溫，隨著溫度的升高，熱力型NOX的生成量會以幾何倍數規律增長，而影響熱力型NOX生成量的主要因素則是煤粉在爐內的停留時間和爐內的N2濃度有關。

3、 快速型NOX

燃料中的CH原子團撞擊N2，產生CN化合物，CN化合物與O2進一步反應產生的NOX即為快速型NOX，這個反應較快，故稱之為快速型NOX。但是快速型NOX在燃煤產生的NOX總量里占據很少比例。

二、調整過程中影響NOX生成的因素

1、過量空氣系數（O2量）

某廠某機組400MW工況下，在機組負荷穩定時，脫硝入口NOX濃度（即SCR A側和SCR B側入口NOX濃度）隨著鍋爐氧量（過量空氣系數）變化呈現正向的變化趨勢。這即符合燃料型NOX的產生規律，燃料中的氮化合物與大量的O2發生反應進而產生大量的燃料型NOX。

目前某廠采用的HT-NR3型燃燒器采用的分級燃燒技術即是利用了此項原理：煤粉在燃燒器著火時需要的風量小于其正常燃盡所需的風量，在燃燒器區域形成了一種缺氧的著火環境，進而大量減小了NOX的生成量。

在日常的鍋爐調整過程中，可以在允許的范圍內盡量保證鍋爐在較低的氧量范圍內工作，一方面降低了鍋爐總風量，降低了煤耗，另一方面降低了脫硝入口NOX的濃度，減輕了氨區耗氨的壓力，也能保證環保參數不超限。

2、揮發分含量（煤質）

下面為某廠某機組500MW工況時SCR入口NOX含量與燃煤收到基揮發分之間的關系曲線。



由上圖中曲線可以看出，隨著鍋爐燃煤揮發分的增加，脫硝SCR入口NOX的濃度呈現出穩步的下降趨勢。分析原因可能有以下幾點：

1）燃煤的揮發分含量提高，說明煤種更易著火，在爐膛燃燒的著火點也會提前。由于煤粉燃燒消耗了大量的氧氣，使得煤粉燃燒的后期形成一種缺氧的氣氛，更加有利于降低NOX的生成量。

2）燃煤的揮發分含量提高，煤種更易著火，在爐膛內燃燒則需要更低的爐膛溫度即可達到要求，這就進一步的降低了熱力型NOX的生成量。

3）燃煤的揮發分含量提高，煤種更易著火，在爐膛燃燒的過程中則需要更小的過量空氣系數（O2）即可滿足燃盡的需求，這進一步降低了燃料型NOX的生成量。

綜合以上分析，燃煤的揮發分含量對于鍋爐燃燒過程中產生的NOX濃度有著較大的影響，在我們日常的調整過程中，在鍋爐煤種發生變化時，應該加強對脫硝入口NOX濃度的監視，并且應作出及時的調整，確保環保數據在可控的范圍之內。

3、機組負荷（爐膛內溫度）

脫硝入口NOX濃度（即SCR A側和SCR B側入口NOX濃度）隨著機組負荷的變化變化呈現正向的變化趨勢。實際上機組負荷的升高體現在爐內整體溫度、鍋爐總風量增大的整體趨勢上。

高負荷區域，隨著鍋爐整體熱負荷升高，燃料量、鍋爐總風量、爐內溫度都會保持在一個較高的水平，此時燃料型和熱力型NOX都會以一個較快的速率增長，使得脫硝入口NOX濃度水平也會保持在一個較高的基數范圍內（1000MW負荷下接近400mg\Nm3）。此時脫硝入口NOX已經接近某廠目前設計的入口NOX標準，若繼續快速升負荷，則必然會導致設計噴氨量無法滿足實際需求，液氨大量吸熱造成液氨蒸發槽入口結冰，進而導致環保數據超限的事故發生。

因此，在目前某機組運行的現狀之下，尤其是在高負荷區域，接到升負荷指令之后，一方面要求集控、輔控之間加強溝通，嚴密監視機組供氨系統運行情況。另外必須做好提前預控，超前調節。集控人員視脫硝入口NOX濃度增長速率提前手動開大供氨氣動調門，防止自動情況下開啟速度過快、噴氨量過大造成的液氨蒸發槽入口結冰。輔控人員則需加強對液氨儲罐壓力的監視，從而保證供氨系統運行正常。

三、磨煤機啟動對NOX生成量的影響

在某機組600MW負荷時啟動F磨煤機脫硝入口NOX濃度的變化。在機組負荷大于600MW啟動F磨煤機（上層磨）時，隨著F磨煤機入口風量的增加，脫硝入口NOX也在不斷增大（最高達到480mg\Nm3），此時NOX數值已經超出了目前脫硝設計入口NOX的數值。若調整不及時，極有可能造成環保數據超標。

由此分析，在日常的升負荷過程中，啟動磨煤機（尤其上層磨煤機）時，由于大量的一次風進入爐膛，會造成鍋爐氧量在短時間內快速增大，進而造成脫硝入口NOX濃度也大幅度上升。這就要求在啟動磨煤機過程中，冷熱一次風門的調節速度應緩慢穩定，保證一次風量、鍋爐總風量不會陡然增加，同時及時調整脫硝供氨調門，密切關注脫硝出、入口NOX濃度的變化情況，當出現脫硝入口NOX濃度大幅度快速上漲時，不應再繼續開大風門，待調節穩定之后方可繼續操作。

升負荷啟動磨煤機時是關注機組NOX排放濃度是否會超溫的關鍵點，監盤人員在操作時必須做到提前預控，有針對性的調節，保證機組在目前的情況下不會因為環保數據超標而被考核。