燃?xì)忮仩t低氮改造技術(shù)

摘要：本文首先介紹了燃?xì)忮仩t排放物NOx的危害。作者參與了醫(yī)院在用燃?xì)忮仩t低氮燃燒改造，被邀請(qǐng)作為技術(shù)顧問再次對(duì)本市某賓館燃?xì)忮仩t低氮燃燒改造進(jìn)行探討，本文主要介紹了下面的改造方法：更改鍋爐燃燒器、進(jìn)行燃燒機(jī)預(yù)混、增加煙氣再循環(huán)系統(tǒng)（FCR系統(tǒng)）以及更換相關(guān)的控制系統(tǒng)。再對(duì)改造后的燃?xì)忮仩t的應(yīng)用進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞：燃?xì)忮仩t;低氮改造技術(shù);應(yīng)用

引言：

燃?xì)忮仩t的主要排放物NOx是污染大氣的主要危害氣體之一，近年來燃?xì)忮仩t的使用越來越廣泛，導(dǎo)致NOx的排放量越來越多，因此國家非常注重對(duì)NOx排放量的控制。

該賓館作為一個(gè)四星級(jí)賓館，每天前來住宿、洗浴的人有很多，每天需要大量的熱水供應(yīng)，并且在供暖期也要保證房間溫度，因此離不開燃?xì)忮仩t的使用，每天都會(huì)排放大量的NOx。目前國家對(duì)NOx的排放量提出了更高的要求，為了響應(yīng)國家的號(hào)召，所以我們要積極采取措施降低NOx的排放量。以我市為例，要求NOx的排放量不得高于150mg/m3，要對(duì)所有不滿足排放要求的燃?xì)忮仩t進(jìn)行改造。

在此鍋爐的低氮燃燒改造項(xiàng)目中，該鍋爐是2016年設(shè)計(jì)，2017年投入使用，并且當(dāng)時(shí)的燃?xì)忮仩t的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)是濃度不得高于400mg/m3，按照目前的排放標(biāo)準(zhǔn)，原來的燃?xì)忮仩t設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足需求，因此需要進(jìn)行改造。

1 燃?xì)忮仩t改造方案

對(duì)于該項(xiàng)目的改造計(jì)劃是設(shè)計(jì)一臺(tái)14MW的燃?xì)忮仩t和1臺(tái)28MW的燃?xì)忮仩t。14MW的鍋爐采用1臺(tái)型號(hào)為GS190的燃燒器，配套一臺(tái)風(fēng)量為 ，風(fēng)壓為8287Pa，功率為55kW的鼓風(fēng)機(jī)，28MW的鍋爐采用2臺(tái)型號(hào)為GS190的燃燒器，配套一臺(tái)風(fēng)量為 ，風(fēng)壓為8287Pa，功率為55kW的鼓風(fēng)機(jī)。

這次的燃?xì)忮仩t低氮改造是為了相應(yīng)國家的環(huán)保政策，達(dá)到NOx排放量低于150mg/m3的排放要求，我們從更換燃燒器、進(jìn)行燃燒機(jī)預(yù)混、增加FCR系統(tǒng)以及更換相關(guān)控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行改造。

1.1 更換燃燒器

由于該賓館鍋爐投入使用時(shí)間較短，經(jīng)過檢查鍋爐的受熱面積滿足只更換燃燒器的改造要求。更換燃燒器首先要考慮的是燃燒器的型號(hào)，首先測量鍋爐的受熱面就是測量爐膛直徑和深度，看燃燒器的型號(hào)是否與鍋爐相匹配，再了解鍋爐的背壓，以便確定選擇哪種燃燒技術(shù)。

為了選擇合適的鍋爐燃燒器，我們對(duì)市場的燃燒器進(jìn)行了調(diào)查。對(duì)于蒸汽鍋爐可以優(yōu)先選擇分級(jí)燃燒與煙氣循環(huán)相結(jié)合的燃燒器，通過調(diào)查以下幾種燃燒器比較適合：歐科、寶爾菲、扎克等品牌;而對(duì)于小型的低氮冷凝常壓鍋爐可以采用全預(yù)混表面燃燒技術(shù)，比如富爾頓、諾科等品牌的產(chǎn)品。更換后的新型低氮燃燒器采用電子比例調(diào)節(jié)控制的，以使風(fēng)氣更加精準(zhǔn)并且可以提高燃燒效率，這樣既可以降低NOx的排放量，也可降低改造成本。

分級(jí)燃燒的燃燒器是將燃料和空氣分級(jí)送入爐內(nèi)。燃料分級(jí)是將大部分的燃料送入主燃燒區(qū)內(nèi)，將生成的NOx還原成N2。燃料的燃燒需要空氣，空氣分級(jí)就是將燃料燃燒所需要的空氣分階段的送入爐內(nèi)。分級(jí)燃燒可以使得燃料充分燃燒，能夠降低成本，并且采用分級(jí)燃燒可以減少60%左右的NOx的排放，降低NOx的生成量。

在更換燃燒器之前我們要對(duì)鍋爐進(jìn)行實(shí)地勘察，檢查安裝空間，熟悉運(yùn)輸通道的情況，并且要充分了解鍋爐的運(yùn)行狀況以及鍋爐運(yùn)行的主要參數(shù)，以免在安裝燃燒器時(shí)發(fā)生設(shè)備難以進(jìn)場、費(fèi)用預(yù)估不準(zhǔn)確以及增大施工難度等問題。

1.2 燃燒機(jī)預(yù)混

預(yù)混燃燒可以通過預(yù)混氧化劑的含量預(yù)測燃料能否完全燃燒。預(yù)混燃燒就是在燃燒前將燃料和氧氣充分混合，使得燃燒溫度升高、增大燃燒強(qiáng)度，通過控制燃料和氧氣的比例可以有效控制燃燒溫度，從而控制熱力型NOx的產(chǎn)生。

相比較于非預(yù)混燃燒而言，預(yù)混燃燒能夠減少85%左右的NOx的生成。但是預(yù)混燃燒的可燃性高導(dǎo)致火焰穩(wěn)定性差，無法很好的控制回火現(xiàn)象，這樣不僅會(huì)影響燃燒機(jī)的使用壽命甚至?xí)o燃燒機(jī)造成嚴(yán)重后果。目前的預(yù)混燃燒技術(shù)難度大，存在安全控制問題，并且會(huì)增加排煙損失，降低鍋爐的工作效率。

1.3 整體更換鍋爐

對(duì)于鍋爐使用時(shí)間過長，不適合只更換燃燒器時(shí)，我們就要整體更換鍋爐加燃燒器，這時(shí)除了考慮燃燒器的功能之外還要考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性等因素，充分考慮改造技術(shù)和改造成本，設(shè)計(jì)合理的改造方案。在更換鍋爐時(shí)，我們最好采用與之前同等規(guī)模的置換模式，這種方法可以降低改動(dòng)成本，降低難度縮短工期。

1.4 增加煙氣循環(huán)系統(tǒng)

增加煙氣循環(huán)系統(tǒng)可以有效降低NOx的排放量，下面介紹一下煙氣循環(huán)系統(tǒng)的工作原理。

煙氣循環(huán)系統(tǒng)的工作原理就是講鍋爐排煙的 與爐外的空氣混合后重新進(jìn)入鍋爐內(nèi)。在選擇煙氣循環(huán)系統(tǒng)的安放位置時(shí)，要將其放在鍋爐內(nèi)的適當(dāng)位置，對(duì)系統(tǒng)做保溫處理。在鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)吸入口安裝上混合箱，從而使鍋爐內(nèi)的煙氣與爐外的新鮮空氣充分混合，再將混合后的空氣吸入鍋爐內(nèi)。但是在冬天溫度降低的情況下，再循環(huán)后的煙氣在和爐外的空氣混合后溫度會(huì)降低，會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)道中的產(chǎn)生冷凝水，為了避免這一情況的發(fā)生，我們可以先對(duì)爐外的空氣事先預(yù)熱，采取的預(yù)熱措施是將爐外的冷空氣事先通過空氣預(yù)熱器預(yù)熱到 左右在進(jìn)入爐內(nèi)。將空氣預(yù)熱器安裝在空氣入口處，將爐外的空氣加熱后與再循環(huán)煙氣混合，平衡兩者的溫度，避免在通風(fēng)道內(nèi)產(chǎn)生冷凝水。

因?yàn)樵跔t內(nèi)安裝煙氣循環(huán)系統(tǒng)后，原有的鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓力無法滿足現(xiàn)在的要求，所以要將55kW的鼓風(fēng)機(jī)更換為75kW。我們可以采用變頻鼓風(fēng)機(jī)，降低電能的消耗。再將鼓風(fēng)機(jī)的變頻柜和爐內(nèi)燃燒器的控制柜與原本鍋爐的控制柜進(jìn)行對(duì)接。

將14MW的燃?xì)忮仩t更換一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，28MW的燃?xì)忮仩t更換2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)。更換后變?yōu)轱L(fēng)量 ，風(fēng)壓為 ，功率為75kW的鼓風(fēng)機(jī)。并且在煙氣循環(huán)系統(tǒng)的管道后面安裝煙道自動(dòng)擋板閥，可以根據(jù)負(fù)荷程度有效調(diào)整煙氣的循環(huán)量。經(jīng)過這樣的改造后，燃?xì)忮仩t的NOx排放量明顯低于150mg/m3，滿足我市的環(huán)保要求。

1.5 改造鍋爐的相關(guān)控制系統(tǒng)

14MW的燃?xì)忮仩t將相關(guān)控制系統(tǒng)改造后的設(shè)備情況為低氮燃燒器1臺(tái)、燃燒控制柜1套、1套DN125mm的燃?xì)夤艿篱y組1套、功率為75kW的鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)、風(fēng)機(jī)變頻柜1臺(tái)和煙道自動(dòng)擋板閥1個(gè)。14MW的燃?xì)忮仩t改造后的相關(guān)參數(shù)為輸出熱功率1800-14400kW，分體式結(jié)構(gòu)，進(jìn)行全電子比例調(diào)節(jié)，并且每臺(tái)的調(diào)節(jié)比為1：8。28MW的燃?xì)忮仩t改造后的設(shè)備情況是14MW的燃?xì)忮仩t的2倍，參數(shù)與14MW的燃?xì)忮仩t相同。

2 鍋爐改造的應(yīng)用

以上燃?xì)忮仩t低氮改造技術(shù)已經(jīng)在賓館的燃?xì)忮仩t中使用，通過上述改造方法，該賓館燃?xì)忮仩t的NOx排放量明顯降低，已達(dá)到國家要求的排放量，證明以上方法實(shí)用有效。

3 結(jié)論

本文的主要內(nèi)容就是介紹了燃?xì)忮仩t低氮改造的技術(shù)和在在用燃?xì)忮仩t改造中的應(yīng)用，通過以上方法可以有效降低NOx的排放。并且通過研究發(fā)現(xiàn)，分級(jí)燃燒技術(shù)和煙氣再循環(huán)技術(shù)將是未來低氮燃燒的主要技術(shù)。通過低氮改造，有效降低了NOx的排放，符合我國的環(huán)保要求，值得在全國范圍內(nèi)推廣。

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作者簡介：吳世銅（1990-07-），男，漢族，本科，助理工程師，寧夏石嘴山人，研究方向：電氣自動(dòng)化，電梯。