低氮改造燃氣鍋爐的運行維護要求與風險控制

吳 杰

（天津市特種設備工程建設事務所 天津 30084）

引言

隨著燃氣鍋爐低氮改造項目的實施，主要采取低NOx燃燒技術。在低NOx燃燒技術中，采用低NOx燃燒器+煙氣再循環（FGR）技術較為普遍。采用該技術組合進行燃氣鍋爐改造后，保證鍋爐的安全、經濟運行是十分重要的。本文就燃氣鍋爐進行低氮改造后的運行維護要求及存在的風險進行探討。

1 低NOx燃燒技術

用改變燃燒條件的方法來降低NOx的排放，統稱為低NOx燃燒技術。主要有以下幾種：低過量空氣燃燒、空氣分級燃燒、燃料分級、低氧燃燒、低NOx燃燒器、煙氣再循環。目前，對燃氣鍋爐進行低氮改造主要采取低氮燃燒器+煙氣再循環技術。

1.1 低NOx燃燒技術的比較

表1 各種低氮技術的優缺點與減排效果[1]

1.2 低氮燃燒器定義及原理

低氮燃燒器是指燃燒器設計中采用低氮燃燒的技術，使空氣和燃料以一定方式分級、混合燃燒，燃料燃燒過程中NOx排放量低的燃燒器。采用低NOx燃燒器能夠降低燃燒過程中氮氧化物的排放。影響NOx生成的因素有很多，主要的影響因素是燃燒溫度、燃料濃度、氧濃度、縮短煙氣在高溫區內的停留時間。低NOx燃燒技術的實質，就是降低最高燃燒溫度，以及控制在燃燒區的燃料濃度或氧濃度，破壞NOx生成的最佳條件，以降低NO的生成。對于燃氣鍋爐，減少氮氧化物產生，重要的是控制燃燒過程的溫度和時間。

1.3 煙氣再循環技術

是指抽取部分溫度較低的煙氣與燃燒用的空氣混合，通過燃燒器送入爐內，從而降低燃燒溫度和氧氣濃度，有效減少NOx生成量的一種燃燒技術。煙氣再循環的控制方法是煙氣再循環回收的煙氣量通過變頻風機進口控制擋板來調節，PLC通過4-20mA信號控制擋板，通過回收煙氣量與燃燒負荷整定處最佳燃燒曲線，實現自動控制，根據管理不同工況下運行狀況自動調整煙氣的回收量，來滿足鍋爐不同負荷運行下將NOx濃度控制在合理的范圍內。燃氣鍋爐煙氣再循環率一般控制在10-20%。

2 運行維護要求及風險控制

2.1 運行維護要求

由于更換了燃燒器并增加了再循環風機、煙道和煙氣/空氣混合器，對鍋爐房環境提出來更高的要求，需定期校驗燃氣泄漏檢測探頭，并進行泄漏報警聯動試驗，確保一次探頭監測準確，通風系統聯動可靠；在運行過程中，要加強對設備、煙道和風道及調整擋板的檢查，避免擋板開關不靈活，動作不準確現象發生；定期更換或切換清理濾芯等部件；定期檢查鼓風機入口、煙道和風道疏水點處疏水排出情況，避免振動或腐蝕煙風道；定期校驗、維護鍋爐煙氣排放監測系統，確保檢測數據準確可靠。對鍋爐出口壓力、供水溫度、爐膛出口煙溫、氧量、排煙溫度和主要轉機運行參數的運行分析，發現異常及時匯報并采取措施，保證鍋爐安全運行。停爐后應對鍋爐受熱面、燃燒器、煙風道等部位的防磨、防腐蝕和積水情況進行檢查。[2]

2.2 風險控制

鍋爐低負荷運行時，氮氧化物排放濃度不能達到30mg/Nm3以下；FGR投放時間選擇不對會造成熄火，現場工作人員極難操作，再循環煙氣量和空氣量不容易找到最佳配比，造成調試困難；同時煙氣與冷空氣接觸混合產生較多冷凝水。鍋爐整體煙氣流量增加，煙氣流場發生較大變化，鍋爐煙道存在振動的可能性。對于改造鍋爐，無論是采用低氮燃燒器還是煙氣再循環技術或組合技術，都是降低了爐膛燃燒溫度，導致輻射換熱減少，尾部煙氣流量增加，對流換熱量增加，鍋爐整體效率存在降低的可能性。

結語

采用低氮燃燒器和煙氣再循環技術，有效地降低NOx的生成和排放，但鍋爐在各種工況下都能安全穩定運行，加強管理和巡視檢查、維修和風險控制是必不可少的。