燃氣鍋爐超低氮燃燒器技術應用研究

王偉偉

摘要：隨著我國對環保要求的不斷提高，環保新政策開始逐漸實施，以工業鍋爐為例，嚴格要求其大氣污染物的排放，因此超低氮燃燒器技術逐漸在我國推廣應用。本文首先從氮氧化物減排應用技術出發，對低氮燃氣燃燒器技術特點及關鍵技術進行詳細的介紹，并結合實例具體介紹了燃氣鍋爐超低氮燃燒器技術的應用，希望能給到相關人士一些建議和幫助。

關鍵詞：燃氣鍋爐;超低氮燃燒器;技術應用

在我國化工企業的生產過程中，燃氣鍋爐的污染排放一直困擾著環保部門和生產企業。由于燃氣鍋爐排放物中含有氮氧化物和二氧化硫等物質，嚴重污染大氣環境，并對人類的健康造成一定的危害，因此降低氮氧化物的排放量已迫在眉睫。本文將通過對燃氣鍋爐超低氮燃燒器技術應用的研究，期望能夠達到降低氮氧化合物排放的目標。

一、氮氧化物減排應用技術

氮氧化物減排技術主要是通過燃燒前和燃燒中兩個過程來控制氮氧化物的濃度和排放量。首先燃燒前，根據大量研究結果顯示，排放物中氮氧化合物的含量和空氣預熱的溫度有直接的關系，當空氣預熱溫度過高時會造成排放物中氮氧化合物的濃度升高，溫度過低又會增加燃料的消耗，進而導致氮氧化合物的排放量增加，因此在燃燒前必須將空氣預熱到一定的程度，并對其進行嚴格的控制，才能達到降低氮氧化合物排放量，降低燃料消耗的目的。其次燃燒中，一些研究表明燃料燃燒的溫度、氧氣含量和高溫煙氣的滯留時間都會影響燃氣鍋爐爐膛中氮氧化合物的形成和濃度，因此在燃燒的過程中要做到科學合理的控制鍋爐中燃氣的溫度及氧氣含量，同時也要嚴格控制高溫煙氣的滯留時間，并結合超低氮燃燒器的應用，來達到降低氮氧化合物排放量的目的。

二、超低氮燃氣燃燒器技術特點及關鍵技術

2.1 超低氮燃氣燃燒器的技術特點

超低氮燃氣燃燒器具有兩個突出的特點：第一，實現了空氣和燃料的最佳配比，燃燒器想要進行穩定、高效的工作，并實現低排放的目標就必須要保證燃料和空氣得充分且均勻的混合，可以利用斷壁效應和臨界旋渦效應來設計設計爐膛的形狀和尺寸等等，并與火焰的參數相匹配，最終實現火焰的穩定。第二，實現了控制排放氮氧化合物，氮氧化合物的生成和燃氣鍋爐的爐膛結構、溫度控制、煙氣的內循環及燃料與空氣的混合程度等都有關系，而超低氮燃氣燃燒器的結構設計與爐膛的參數保證了高程度的匹配，因此能夠有效地降低燃燒器在燃燒時產生的污染物濃度，達到控制氮氧化合物排放的目的。

2.2 超低氮燃氣燃燒器的關鍵技術

超低氮燃氣燃燒器的關鍵技術主要體現在超低氮燃燒器、煙氣再循環技術和超級乳化技術三個方面。以下我們進行詳細的分析：

2.2.1 超低氮燃燒器

超低氮燃燒器配置有四級配風、三級燃料輸入，其中配風方式采用了低速的中心風、中速的旋流風和高速的軸流風。在與四級配風相對應的空氣區域設計了相匹配的四種噴槍，以此來進行燃料和乳化水的注入。在燃燒器內部設置了三種主要的技術來降低氮氧化合物的生成：①燃料與空氣的超混合技術，一方面利用分級射流促進內循環的方式將燃燒室最大化利用，另一方面采用燃料和助燃空氣對沖的方式，達到充分的混合。②分級燃燒技術，將燃料的燃燒過程分成不同的階段，并配比不同的空氣含量，實現燃料燃燒三個階段的充分燃燒，降低氮氧化合物的生成，提高燃料的利用率。③半預混燃燒技術，將燃氣燃料與助燃空氣在爐膛內進行充分均勻的預混，再進行燃燒就能夠在火焰穩定的前提下減小根部火焰，降低氮氧化合物的生成，同時還能減少一氧化碳的排放量。

2.2.2 煙氣再循環技術

在燃料燃燒的過程中，若是缺氧會生成氮氣，若是氧氣充足則會生成一氧化氮，因此氧氣濃度能夠促進氮氣的轉化。同時燃燒產生的大量二氧化碳會導致碳的不完全燃燒生成一氧化碳，而一氧化碳又能夠直接還原一氧化氮。由此利用煙氣再循環技術就能夠有效地控制氮氧化合物的產生。煙氣再循環技術還能夠降低燃燒火焰的溫度，減緩燃料的燃燒速度，更進一步降低氮氧化合物的生成。

2.2.3 超級乳化技術

超級乳化技術指的是在氮氧化合物生成的峰值區域，噴射乳化水來達到降低氮氧化合物的目的。乳化水的噴射位置是根據模擬軟件找到火焰的峰值區域，對其噴射微粒化后的乳化水霧，在降低氮氧化合物的同時還不會影響其他區域的氧氣濃度，并且不會對鍋爐造成損壞。利用超級乳化技術一定要精確計算各種參數，保證火焰的溫度和燃燒的穩定。同時乳化水的噴射還要具備大小合理的顆粒和有效的速度，這樣才能夠有效地降低氮氧化合物的產生。

三、燃氣鍋爐超低氮燃燒器技術的實際應用

我們以烏魯木齊在2019年改造燃氣鍋爐為例，來具體介紹燃氣鍋爐超低氮燃燒器技術的實際應用。在2019年，完成調試和檢測驗收的整改鍋爐實現了減少氮氧化合物253蒸噸的喜人成績。改造完成后，燃燒排放的二氧化 硫、氮氧化物、一氧化碳值全部≤30毫克/立方米，實現了低氮排放。同時在社會效益方面，燃氣鍋爐的熱保障能力得到了顯著的提升，其熱效率為95.7%，過量空氣系數為1.16，全部符合燃氣鍋爐對熱效率限定值的要求。最終結果顯示通過對燃氣鍋爐的改造和部分設備的技術升級，超低氮燃燒器技術的應用不僅降低了氮氧化合物的排放，還從一定程度上提高了燃氣鍋爐運行的穩定性和供熱保障的能力。

結語：綜上所述，我們得知燃氣鍋爐在經過超低氮燃燒器技術的改造之后，降低了氮氧化合物的排放量，同時還提高了鍋爐的熱效率，即實現了環保效益，又實現了社會經濟效益。同時還促進了企業的清潔生產，符合我國當前對節能環保的要求，因此我們要大力推進燃氣鍋爐超低氮燃燒器技術，對燃氣鍋爐進行有效的結構改造和技術提升，以期達到節能減排的最終目的。

參考文獻

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