董剛

摘要：文章結(jié)合燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造工程實(shí)例，對(duì)改造過程中的技術(shù)原理、改造內(nèi)容以及未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行重點(diǎn)分析，最終旨在改善大氣環(huán)境，減少氮氧化物排放，同時(shí)也為今后類似工程提供一定參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄崴仩t;超低氮改造;工程實(shí)踐

伴隨著目前我國(guó)環(huán)境問題的日益突出，國(guó)家對(duì)于鍋爐排放限值的要求也是愈發(fā)嚴(yán)格，監(jiān)管、整治力度也是在逐漸加大，根據(jù)國(guó)家最新頒布的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，新建鍋爐氮氧化物排放濃度限值已經(jīng)低于50mg/m3，在用鍋爐氮氧化物排放濃度限值已經(jīng)低于150mg/m3，超低氮技術(shù)要求全負(fù)荷運(yùn)行的燃?xì)鉄崴仩t氮氧化物排放低于15mg/m3。現(xiàn)如今，為降低氮氧化物的排放，改善大氣環(huán)境，政府正積極開展燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造補(bǔ)償政策，鼓勵(lì)鍋爐業(yè)主積極進(jìn)行超低氮改造工作。

1 燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造概述

鍋爐是一種通過將燃料（或其他熱能能源），將工質(zhì)（本文指水）加熱到某設(shè)定參數(shù)的熱力轉(zhuǎn)換設(shè)備，燃?xì)鉄崴仩t是以燃?xì)庾鳛槿剂希ㄟ^點(diǎn)燃燃?xì)鈱⑺M(jìn)行加熱以達(dá)到采暖效果，因此也稱燃?xì)獠膳仩t。相較于傳統(tǒng)鍋爐技術(shù)，燃?xì)鉄崴仩t同時(shí)具備環(huán)保、安全、節(jié)能、全自動(dòng)運(yùn)行等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，使用起來非常方便，另外，由于運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、政府政策鼓勵(lì)，燃?xì)鉄崴仩t越來越受到大家的青睞。但是以天然氣作為主要能源的燃?xì)鉄崴仩t，其中天然氣雖然是一種清潔能源，但是它在燃燒過程中無法進(jìn)行充分燃燒還是會(huì)產(chǎn)生一定的氮氧化物，也會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成一定程度上的污染。特別是隨著天然氣消耗量的逐步增長(zhǎng)，以天然氣為燃料的鍋爐如不進(jìn)行低氮改造，將來也會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染[1]。

常見的低氮燃燒技術(shù)一般有分級(jí)燃燒技術(shù)、濃淡燃燒技術(shù)和煙氣再循環(huán)燃燒等技術(shù)，主要通過控制燃燒過程來有效減少氮氧化物的產(chǎn)生，進(jìn)而控制氮氧化物產(chǎn)生的源頭。其中煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)是通過降低燃燒過程中的燃燒溫度和含氧量來降低氮氧化物的產(chǎn)生，但是此技術(shù)會(huì)使鍋爐系統(tǒng)的風(fēng)量加大。除上述低氮燃燒技術(shù)以外，燃盡風(fēng)技術(shù)也以經(jīng)廣泛應(yīng)用于鍋爐超低氮改造當(dāng)中，其主要是首先應(yīng)用于煤粉鍋爐，該技術(shù)是以燃料充分燃燒為前提，將燃料在富燃料和富養(yǎng)燃料兩個(gè)階段充分燃燒，同時(shí)再將空氣分級(jí)送入，從而實(shí)現(xiàn)降低氮氧化物的產(chǎn)生的目的，目前該技術(shù)也已經(jīng)投入到燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造工程中。實(shí)際改造工程中，選擇合適的燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造技術(shù)，可以有效控制成本，減少改動(dòng)范圍，降低資金投入，對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，踐行我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義[2]。

2 燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造工程實(shí)例

2.1 項(xiàng)目概況

某熱源單位現(xiàn)有一臺(tái)QXS116-2.45/150/90-Q天燃?xì)鉄崴仩t，目前經(jīng)檢測(cè)氮氧化物的排放濃度是89.65mg/m3，該燃?xì)鉄崴仩t爐型為π型，內(nèi)部設(shè)置省煤器、節(jié)能器以及空預(yù)器，排煙溫度為100℃。另設(shè)置一臺(tái)50Hz變頻鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)功率為500Kw，風(fēng)量為185955m3/h，風(fēng)壓為6558Pa，本次燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造項(xiàng)目目標(biāo)如表1所示。

2.2 超低氮燃燒改造路線

首先我們通過對(duì)燃?xì)鉄崴仩t安裝超低氮燃燒器的方式來降低氮氧化物的排放，另外本次改造項(xiàng)目采用上文中煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)和燃盡風(fēng)技術(shù)進(jìn)行支持，在保證鍋爐運(yùn)行平穩(wěn)、高效的前提下，將氮氧化物的排放量降至15mg/m3。

根據(jù)本次項(xiàng)目超低氮燃燒改造路線，首先是對(duì)燃?xì)鉄崴仩t安裝超低氮燃燒器安裝時(shí)要注意鍋爐尺寸，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過市場(chǎng)調(diào)研選擇適合品牌的超低氮燃燒器，它同時(shí)具備阻力小、損耗低等特點(diǎn)，使得在相同負(fù)荷功率運(yùn)行下，鼓風(fēng)機(jī)所需功率最低。我們通過多級(jí)燃料輸入，采用濃淡燃燒方式，使得在濃燃燒區(qū)域產(chǎn)生還原反應(yīng)，降低氮氧化物的產(chǎn)生，在淡燃燒區(qū)域通過補(bǔ)充多級(jí)配風(fēng)，降低燃燒溫度，同樣也可以起到抑制氮氧化物的產(chǎn)生的作用。同時(shí)本次改造項(xiàng)目采用半預(yù)混、半擴(kuò)散的燃燒方式，這種獨(dú)特的燃燒方式使得在高空氣流速與低含氧量的條件下依然可以持續(xù)、穩(wěn)定燃燒。

本次改造項(xiàng)目的煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，可以省略對(duì)循環(huán)風(fēng)機(jī)以及鼓風(fēng)機(jī)的更換，這樣可以減少成本，同時(shí)也將改造范圍減小，降低技術(shù)難度。煙氣再循環(huán)系統(tǒng)是經(jīng)過空預(yù)器出口煙道處取循環(huán)煙氣，在經(jīng)過輸風(fēng)管道送至鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)入口處煙氣混合箱內(nèi)部，將空氣與循環(huán)煙氣在煙氣混合箱充分混合，再經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)、燃燒器，送入鍋爐內(nèi)部進(jìn)行燃燒。

本次項(xiàng)目根據(jù)新增燃盡風(fēng)系統(tǒng)，具體實(shí)施方法為：在空預(yù)器的出口風(fēng)道引入一部分熱風(fēng)，經(jīng)過燃盡風(fēng)輸風(fēng)管道，輸送至鍋爐內(nèi)部指定位置處，在燃盡風(fēng)總管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥，可以根據(jù)鍋爐負(fù)荷調(diào)整風(fēng)量。具體實(shí)施時(shí)，使一部分風(fēng)不從燃燒器進(jìn)入，這樣可以起到減小系統(tǒng)阻力的作用，從而減少該鍋爐鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷，同時(shí)為盡量減少改動(dòng)范圍，還應(yīng)該盡量使燃盡風(fēng)位置原理鍋爐剛性梁位置[3]。

2.3 超低氮改造后效果分析

在完成超低氮項(xiàng)目改造后，我們對(duì)該鍋爐排放煙氣中的氮氧化物和一氧化碳濃度進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)分別對(duì)鍋爐半負(fù)荷狀態(tài)和全負(fù)荷狀態(tài)分別進(jìn)行檢測(cè)，在對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，鍋爐在50%～100%負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行使用時(shí)，氮氧化物排放濃度均小于15mg/m3，說明本次改造起到了很好的降氮效果，脫硝效率達(dá)到83.5%;經(jīng)檢測(cè)，鍋爐不同負(fù)荷狀態(tài)使用時(shí)，一氧化碳排放濃度很低，接近于零，說明該鍋爐經(jīng)過本次超低氮改造，同時(shí)在天然氣充分燃燒的基礎(chǔ)上，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)值。

在完成超低氮項(xiàng)目改造后，我們還應(yīng)該對(duì)該鍋爐鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，經(jīng)過檢測(cè)，鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率是隨著鍋爐負(fù)荷狀態(tài)的增加而增加，發(fā)現(xiàn)在鍋爐全負(fù)荷狀態(tài)下，鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率為43Hz，說明該鼓風(fēng)機(jī)完全可以滿足超低氮改造使用。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過本次燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造，我們圓滿達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，使得該鍋爐在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保效果取得了成功。（1）經(jīng)過在該鍋爐上安裝煙氣再循環(huán)系統(tǒng)和燃盡風(fēng)系統(tǒng)，使得氮氧化物排放濃度均小于15mg/m3，一氧化碳排放濃度接近于零，在實(shí)現(xiàn)天然氣充分燃燒的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)超低氮排放;（2）該鍋爐脫硝效率達(dá)到83.5%，使得極大地提升了該鍋爐使用的經(jīng)濟(jì)性;（3）我們通過安裝煙氣再循環(huán)系統(tǒng)和燃盡風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，采取一系列分壓、減壓技術(shù)手段，使得鼓風(fēng)機(jī)依然能夠繼續(xù)投入使用，有效降低降低改造成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]于治國(guó)，劉鉉.燃?xì)鉄崴仩t超低氮改造技術(shù)及工程實(shí)踐[J].節(jié)能，2016，35（07）：75-77.

[2]吳佳濱，張麗娟，彭曉軍.116MW燃?xì)鉄崴仩t的超低氮燃燒改造[J].節(jié)能，2018，37（06）：96-98.

[3]李曉琴，王海宇.2.3MW燃?xì)鉄崴仩t低氮改造工程[J].節(jié)能，2018，37（07）：68-71.