燃氣鍋爐低氮技術(shù)及運用分析

1、    燃氣鍋爐低氮技術(shù)及運用分析    摘 要：燃氣鍋爐在燃燒的過程中會產(chǎn)生大量的氮氧化物，如果氮氧化物的排放量超過標準要求，將會對大氣環(huán)境造成污染，進而引起霧霾。為了有效解決這一問題，可將低氮技術(shù)合理運用于燃氣鍋爐當中?；诖它c，文章從燃氣鍋爐低氮燃燒的必要性分析入手，闡述了低氮技術(shù)及其在燃氣鍋爐中的運用，在此基礎(chǔ)上提出燃氣鍋爐應(yīng)用低氮技術(shù)的注意事項。期望通過本文的研究能夠?qū)θ細忮仩t氮氧化物排放量的降低有所幫助。關(guān)鍵詞：燃氣鍋爐;低氮技術(shù);氮氧化物1 燃氣鍋爐低氮燃燒的必要性近年來，隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使國民經(jīng)濟水平獲得大幅度提升，與此同時，

2、也對生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，各大城市的霧霾現(xiàn)象日益加重，該現(xiàn)象引起社會各界的廣泛關(guān)注。業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者經(jīng)過不斷研究后發(fā)現(xiàn)，在霧霾的成因中，氮氧化物（nox）是一個至關(guān)重要的因素，為有效解決霧霾問題，必須從控制nox排放入手。在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的過程中，燃煤鍋爐的比例有所減少，但燃氣鍋爐的用量卻不斷增大，燃氣鍋爐以天然氣作為主要燃料，天然氣燃燒產(chǎn)生的煙氣中含大量的nox。為使燃氣鍋爐nox的排放達到相關(guān)標準的規(guī)定要求，必須采取低氮技術(shù)。2 低氮技術(shù)及其在燃氣鍋爐中的運用燃氣鍋爐是以天然氣作為主要燃料，天然氣在燃燒的過程中基本不會產(chǎn)生燃料型的氮氧化物，而快速型氮氧化物的生成量也非常少，可以忽略不計

3、。也就是說，熱力型氮氧化物是燃氣鍋爐的主要產(chǎn)物。由熱力型氮氧化物的生成機理可知，高溫火焰是關(guān)鍵性因素。因此，想要減少燃氣鍋爐熱力型氮氧化物的產(chǎn)生，就必須降低火焰的溫度。2.1 低氮技術(shù)（1）分級燃燒技術(shù)。這是低氮技術(shù)中較為成熟且應(yīng)用非常廣泛的一種，通過分級燃燒可以將鍋爐的燃燒室劃分為兩個區(qū)域，一個是富燃區(qū)，另一個是貧燃區(qū)。在燃燒時，可將過量的空氣加入到貧燃區(qū)中，這樣便可以使火焰中心的最高溫度降低，并使爐膛內(nèi)的溫度分布變得更加均勻，消除了局部高溫，熱力型氮氧化物的生成量也隨之減少。（2）煙氣再循環(huán)。這是一種能夠有效抑制氮氧化物排放的技術(shù)措施，煙氣再循環(huán)的技術(shù)原理如下：在燃氣鍋爐的空氣預(yù)熱器前，將

4、部分溫度較低的煙氣抽取出來，可將這部分煙氣直接送入到爐膛內(nèi)，也可與一次或是二次風(fēng)進行混合后，再送入到爐膛內(nèi)，由此不但能夠使鍋爐燃燒的溫度大幅度降低，并且還能使氧氣的濃度隨之降低，氮氧化物的濃度顯著降低。煙氣再循環(huán)率是該方法中一個重要的技術(shù)指標，它是再循環(huán)煙氣量與不采用煙氣再循環(huán)時的煙氣量之比。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當煙氣再循環(huán)率為15-20%時，能夠使鍋爐氮氧化物的排放濃度降低25%左右。這種方法既可以單獨用于燃氣鍋爐，也可與其它低氮燃燒技術(shù)配合使用。（3）全預(yù)混技術(shù)。這是一種將鍋爐燃燒所需的天然氣和空氣按照設(shè)定好的比例進行預(yù)先混合，然后將混合好的氣體直接送入到燃燒室內(nèi)進行燃燒的方法。該技術(shù)最為突

5、出的特點是火焰的長度較短，可以使燃燒變得更充分，熱效率非常高，可以達到105%以上，由此使得鍋爐燃燒過程中的熱損失大幅度降低。全預(yù)混技術(shù)能夠?qū)θ細忮仩t氮氧化物的排放量進行有效地控制，基本原理如下：火焰在爐膛內(nèi)會沿著金屬纖維的表面均勻分布，由此可使爐膛內(nèi)溫度場的分布變得更加均勻，這樣一來，局部的熱負荷隨之顯著降低，同時，過量空氣可以起到降低火焰溫度的作用，隨著燃燒溫度的降低，熱力型氮氧化物的濃度也會隨之降低。實際應(yīng)用結(jié)果顯示，采用全預(yù)混技術(shù)的燃氣鍋爐，氮氧化物的排放量在30mg/m3以下。雖然這種方法在降低氮氧化物排放量方面的效果比較顯著，但是卻會導(dǎo)致清理維護的工作量增大，在具體應(yīng)用時，需要對此

6、予以注意。2.2 低氮技術(shù)的應(yīng)用實例（1）實例一。某單位的燃氣鍋爐氮氧化物排放量較高，現(xiàn)場實測氮氧化物的排放量為93.5-198.7mg/m3，嚴重超出了國家現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求。為了解決這一問題，決定對鍋爐進行低氮改造。出于降低改造難度的考慮，經(jīng)過研究之后，決定采用更換低氮燃燒器的方法，具體的改造過程如下：新增分體燃燒器和煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，風(fēng)管設(shè)置在省煤器之前，與鼓風(fēng)機進口的混合箱進行連接，配置變頻風(fēng)機，并對負荷調(diào)節(jié)方式進行改進，采用電子比例調(diào)節(jié)，由此使得調(diào)節(jié)比可達到16的水平，為運行管理工作的開展提供了便利條件。低氮改造完成后，在75%負荷狀態(tài)下，對鍋爐的氮氧化物排放情況進行現(xiàn)場實測，檢測

7、結(jié)果顯示，氮氧化物的排放濃度在19-26mg/m3，達到了國家現(xiàn)行規(guī)范標準的要求，此次改造取得良好的效果。（2）實例二。某單位的一臺燃氣鍋爐采用的是三段燃燒器，爐膛的熱負荷為1.266mw/m3，氮氧化物的排放量約為190mg/m3左右。為了降低氮氧化物的排放量，決定對鍋爐進行低氮改造。由于該鍋爐的本體完好，出于節(jié)約成本的考慮，在改造過程中，鍋爐本體保持原樣，將三段燃燒器換成低氮燃燒器。該燃燒器采用的是新型低氮燃燒頭，利用分級燃燒技術(shù)，可以實現(xiàn)低氮燃燒。改造完畢后，經(jīng)現(xiàn)場測試，鍋爐氮氧化物的排放量從190mg/m3，降低到50mg/m3。隨著新型燃燒器的加入，使得鍋爐的運行過程變得更加平穩(wěn)，解

8、決了頻繁啟停的問題，鍋爐的運行安全性大幅度提升，運行成本隨之降低，達到低氮排放和經(jīng)濟運行的目標。3 燃氣鍋爐應(yīng)用低氮技術(shù)的注意事項在應(yīng)用低氮技術(shù)對燃氣鍋爐進行改造時，需要對如下事項加以注意：其一，采用低氮燃燒器對燃氣鍋爐進行改造后，能夠使氮氧化物的排放濃度達到50-80mg/m3左右，如果要進一步降低氮氧化物的排放濃度，那么應(yīng)當在使用低氮燃燒器進行改造時，加入煙氣再循環(huán)技術(shù)，由此可使氮氧化物的排放濃度降至30mg/m3以下。在此基礎(chǔ)上，通過對煙氣進行化學(xué)處理，可以達到接近零排放的目標。其二，利用低氮燃燒器進行鍋爐改造的過程中，應(yīng)當做好調(diào)試工作，具體做法是對鍋爐在各個負荷段的燃燒情況進行調(diào)試。需

9、要注意的是，過量空氣系數(shù)不宜過低，以免影響燃燒的穩(wěn)定性，當燃燒不穩(wěn)定時，快速型氮氧化物的產(chǎn)生量會隨之增多。此外，高負荷段的振動問題，也必須在改造中予以注意，并采取相應(yīng)的措施進行解決處理，以免對鍋爐的安全、穩(wěn)定運行造成影響。其三，在更換新型低氮燃燒器時，應(yīng)當與鍋爐的生產(chǎn)廠家進行必要的溝通，并充分考慮改造對鼓風(fēng)機的影響，隨著送風(fēng)量和風(fēng)壓的增大，可能會使風(fēng)道出現(xiàn)劇烈的震顫，所以需要適當增大風(fēng)道的強度，以滿足低氮燃燒器的運行要求。4 結(jié)論綜上所述，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，燃氣鍋爐呈現(xiàn)出逐步增多的態(tài)勢，從而使得氮氧化物的排放量隨之增大，由此對大氣環(huán)境造成了一定的破壞。為有效解決這一問題，必須對氮氧化物排放濃度超限的燃氣鍋爐進行改造，可在改造過程中，對低氮技術(shù)進行合理運用，以此來降低鍋爐氮氧化物的排放濃度。參考文獻：1王彬，羅強.燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)研究j.石化技術(shù)，2018（10）：107-109.2姜祎楠.淺析燃氣鍋爐房燃氣系統(tǒng)設(shè)計的若干問題探討j.現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2018（10）：121-123.3秦宏波，薛恒榮，申婷婷，朱凱.燃氣工業(yè)鍋爐低氮改造冷凝水產(chǎn)生狀況分析和對策研究j.上海節(jié)能，2