李琦 正大食品企業(yè)（秦皇島）有限公司

最近幾年，天然氣逐漸取代了燃煤，在工業(yè)鍋爐中有非常廣泛的應(yīng)用。天然氣屬于清潔能源，但燃燒會(huì)產(chǎn)生NOx，使PM2.5升高，影響空氣質(zhì)量。如果燃?xì)忮仩tNOx的排放標(biāo)準(zhǔn)降至30 mg每立方米，那么就會(huì)最大程度地降低NOx的排放。故抑制燃?xì)忮仩t內(nèi)NOx的排放，便是現(xiàn)階段環(huán)保工作的關(guān)鍵點(diǎn)，必須加以重視。

一、低氮燃燒技術(shù)

現(xiàn)階段相對(duì)成熟的低氮燃燒技術(shù)主要分為分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)與全預(yù)混表面燃燒、水冷預(yù)混等各項(xiàng)技術(shù)。

（一）分級(jí)燃燒

分級(jí)燃燒主要就是將燃燒室中劃分成富燃料燃燒區(qū)以及貧燃區(qū)。與富燃料燃燒區(qū)中相比，在貧燃區(qū)中增加大量的空氣，便屬于貧燃燃燒。這樣的分區(qū)能夠進(jìn)一步的延長(zhǎng)燃料與空氣之間充分混合所需要的時(shí)間，以此來降低火焰中心最高狀態(tài)的溫度，讓爐內(nèi)的溫度能夠均勻的分布,進(jìn)而避免出現(xiàn)局部高溫的問題,進(jìn)一步的降低NOx的實(shí)際生成量。利用分級(jí)燃燒能夠讓系統(tǒng)內(nèi)部過量的空氣系數(shù)始終保持定值，這也是現(xiàn)階段使用最為廣泛的一項(xiàng)低氮燃燒控制技術(shù)。

（二）煙氣再循環(huán)技術(shù)

抽取出15%到20%的煙氣和助燃空氣充分混合之后，將其送入到爐膛中，開始二次燃燒。煙氣會(huì)將混合氣中的氧濃度進(jìn)一步稀釋，同時(shí)能夠產(chǎn)生熱量吸收體的積極作用，避免出現(xiàn)燃燒溫度過高的問題，進(jìn)而產(chǎn)生NOx的抑制作用。煙氣再循環(huán)是能夠有效降低氮氧化物排放的一項(xiàng)技術(shù),在燃?xì)馊紵髦芯邆滹@著的使用效果。

（三）全預(yù)混表面燃燒技術(shù)

首先讓燃料和空氣處于燃燒室之前的文丘當(dāng)中完全的充分混合,隨后送至由鐵鉻鋁合金所制成的金屬纖維網(wǎng)狀的特殊燃燒頭中，讓火焰處于透氣均勻化金屬纖維織物表面完全的燃燒。均勻的透氣性與充分的預(yù)混，讓燃燒能夠穩(wěn)定，溫度能夠均勻分布，阻礙局部高溫區(qū)的產(chǎn)生，從而一定程度上的抑制熱力型NOx的產(chǎn)生。選擇表面燃燒技術(shù)的時(shí)候，處于低負(fù)荷狀態(tài)下，可燃?xì)怏w處于金屬織物當(dāng)中燃燒的時(shí)候，織物會(huì)加熱到白熾狀態(tài)，熱量會(huì)用紅外輻射的方式完成釋放。處于高負(fù)荷狀態(tài)下,可燃混合物處于織物中燃燒，燃燒火焰呈現(xiàn)藍(lán)色,而熱量會(huì)以對(duì)流方式完成釋放。全預(yù)混型燃燒的優(yōu)勢(shì)在于燃燒強(qiáng)度較高，火焰短且設(shè)備體積較小。

（四）水冷預(yù)混技術(shù)

水冷預(yù)混技術(shù)主要基于貧燃預(yù)混，增添了熱媒水冷卻火焰技術(shù)。水冷預(yù)混燃燒技術(shù)中火孔面主要由若干個(gè)火孔板構(gòu)成，能夠一定程度上的降低火孔板因?yàn)闇囟炔粩嗌哌M(jìn)而造成的熱應(yīng)力變形問題。在火孔板中設(shè)置冷卻水管，利用冷卻水將火孔板當(dāng)中的熱量帶走，從而降低火孔板實(shí)時(shí)溫度，降低熱力型NOx的生成，同時(shí)能夠在一定程度上避免火孔板由于溫度太高造成的可燃?xì)怏w混合物的回火問題。

二、燃?xì)夤I(yè)鍋爐低氮改造方案的選型

燃?xì)忮仩t低氮的改造方式包括兩種，第一就是保留原來的鍋爐，只將低氮燃燒器更換。第二就是鍋爐和燃燒器全部更換，考慮到舊燃燒器實(shí)際燃燒結(jié)構(gòu)和低氮燃燒技術(shù)之間無法完全匹配，一般情況下不改造燃燒機(jī)整體結(jié)構(gòu)。

（一）更換燃燒器

如果鍋爐投入使用的時(shí)間相對(duì)較短，同時(shí)受熱面積能夠充分的滿足改造的相關(guān)要求，那么就可以選擇更換燃燒器的方式。進(jìn)行設(shè)備的選型時(shí),首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行爐膛直徑與深度的測(cè)量，掌握鍋爐的背壓參數(shù)，從而便于選擇合適的燃燒技術(shù)。一般情況下，承壓鍋爐特別是蒸汽鍋爐，最優(yōu)先的選擇是分級(jí)燃燒，參考煙氣再循環(huán)的相應(yīng)燃燒器，例如利雅路與寶爾菲等系列產(chǎn)品。小型化低氮冷凝常壓鍋爐一般選擇全預(yù)混表面燃燒技術(shù)，例如富爾頓以及中禾葆藍(lán)等系列的產(chǎn)品。在改造之前還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行鍋爐房的現(xiàn)場(chǎng)勘探，測(cè)量安裝空間，掌握運(yùn)輸通道的實(shí)際情況,同時(shí)掌握鍋爐運(yùn)行狀態(tài)與相關(guān)參數(shù)，防止后期施工出現(xiàn)設(shè)備難以進(jìn)場(chǎng)或者預(yù)算超支等問題。

（二）整體更換鍋爐

選擇整體更換鍋爐，設(shè)置燃燒器的改造方案，不僅應(yīng)當(dāng)選取燃燒技術(shù)，還應(yīng)當(dāng)充分地考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性等關(guān)鍵性要素，綜合考慮改造技術(shù)和改造成本，進(jìn)而確定相應(yīng)的改造方案。普遍情況下,一般選擇等規(guī)格進(jìn)行置換的方式，例如原來鍋爐房中安裝2臺(tái)規(guī)格為5.6MW的鍋爐，在更換之后依然選擇2臺(tái)規(guī)格為5.6MW的鍋爐，這樣的改造方式對(duì)附屬設(shè)備與工藝管線等部分有較小的改動(dòng)，能夠一定程度上的減少改造成本和改造工期。還能夠按照使用的實(shí)際熱負(fù)荷，再調(diào)整更新之后的裝機(jī)容量。例如：某小區(qū)的供熱面積有4萬平方米，原來設(shè)置了4臺(tái)規(guī)格為1.4 MW的熱水鍋爐，其中一臺(tái)是備用。而改造方案中選擇8臺(tái)規(guī)格為500kW的低氮冷凝鍋爐，其中互為備用，能夠節(jié)約備用鍋爐成本投資，減少改造成本。在因環(huán)境因素不適用承壓鍋爐的各個(gè)鍋爐房中，可以選擇水冷預(yù)混系列低氮冷凝真空型的鍋爐，與原來鍋爐房?jī)?nèi)部承壓熱水系統(tǒng)之間有效銜接，以此來降低改造投入的成本。例如：某物業(yè)公司有23個(gè)鍋爐房，多數(shù)在地下室中，倘若選擇承壓鍋爐，便會(huì)造成安全隱患，因此改造時(shí)選擇真空型的鍋爐，確保改造的效果。

結(jié)束語：綜上所述，工業(yè)鍋爐生產(chǎn)中，分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)技術(shù)等技術(shù)必將成為低氮燃燒技術(shù)的主流。而民用商用型熱水鍋爐則主要選擇全預(yù)混表面燃燒技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)分戶計(jì)量供暖模式。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，低氮燃燒技術(shù)性能會(huì)逐漸的提升，改造成本進(jìn)一步的降低，促進(jìn)燃燒技術(shù)不斷向更為完善的方向發(fā)展。燃?xì)忮仩t低氮改造工程對(duì)大氣環(huán)境治理發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。