燃氣鍋爐大氣污染物達標排放措施分析

文_李金娟 山東省青州市污染物總量排放控制中心

1 鍋爐大氣污染物排放控制策略

1.1 鍋爐大氣污染物排放濃度計算分析

部分排污企業為了控制自身的污染物排放濃度，選擇加大空氣量稀釋污染物排放濃度。根據《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）可知，可將煙氣鍋爐顆粒物、二氧化硫等指標的排放濃度可折算為基準氧含量排放濃度。公式：

1.2 控制燃氣鍋爐大氣污染物排放措施

1.2.1 嚴格控制煙氣中的氧含量

燃氣鍋爐的基準氧含量取3.5%，按照上述公式計算可得出大氣污染物濃度折算倍數與氧含量關系，詳見表1。

表1 大氣污染物濃度折算倍數與氧含量關系

由表1可知，當煙氣實測氧含量達到12.25%以上時，折算倍數能夠達到2，一旦超過12.25%實測氧含量數值之后，折算倍數將呈現指數級的增長趨勢，當煙氣實測氧含量達到21%時，則折算倍數能夠達到無窮大。因此需要控制燃氣鍋爐大氣污染物排放指標過程中的煙氣氧含量。

（1）要控制好配風量

通過相關數據核算制定爐膛負壓范圍，設置鍋爐正常運行期間爐膛負壓為20～30pa范圍以內，一旦燃燒風機的給風量超出規定范圍時，將會導致爐膛內出現空氣富余的情況，影響鍋爐的熱效率，繼而增加鍋爐煙氣中的含塵量和氧含量，為此需要借助先進的燃燒控制管理系統，實現對鍋爐負荷系數和燃燒風機配風量的有效控制。

（2）最大程度減少燃爐的低負荷運行時間

工作人員需要按照相關規范要求，將鍋爐負荷程度系數控制在70%以上。燃氣鍋爐長期處于低負荷運行將會出現有效燃燒面積不足的問題，造成大量空氣在鍋爐爐膛內未能被充分利用，導致煙氣中氧含量不斷增加，影響燃爐的運行效率，造成污染物排放數量大幅度增加。

（3）應用多臺煙囪及煙氣在線分析儀

鍋爐系統漏風情況發生的主要因素為設備問題和煙道漏風問題。通常情況下，鍋爐系統的漏風位置主要發生在火焰觀察孔區域、引風機擋板區域和鼓風機擋板區域，同時煙道損壞問題也會導致鍋爐系統出現漏風問題。一旦多余的空氣進入燃燒煙氣中，在煙囪抽力的作用下空氣將進入煙道，造成煙氣氧含量增加。倘若幾臺鍋爐共用一個煙囪和煙氣在線分析儀，在鍋爐切換、檢修過程中將會導致大量空氣從未運行的鍋爐和煙道中進入煙囪，最終導致煙氣氧含量測量數值偏高。

1.2.2 有效降低煙氣中氮氧化物實際排放濃度

燃氣鍋爐應用過程中常用的燃燒原料為天然氣，排放中的煙氣顆粒物含量和二氧化硫濃度相對較低。要想有效降低燃氣鍋爐的氮氧化物排放量，需要降低熱力型NOX的生成，降低燃料周圍的氧濃度和燃燒濃度。

（1）靈活應用分級燃燒技術

燃氣鍋爐應用分級燃燒技術，鍋爐系統可將燃燒過程分為三個區域，分別是“主燃區域、再燃還原區域和完全燃燒區域”，其中高溫和還原性氣氛下所產生的碳氫基團，可將主燃燒區域產生的NOX還原成分子N2和中間產物等基團，在完全燃燒區域送入燃燒所需求的剩余空氣，繼而完成燃盡過程。根據相關研究統計表明，采用分級燃燒技術可減少50%～70%的NOX排放。

（2）靈活應用煙氣再循環技術

燃氣鍋爐應用煙氣再循環技術過程中，需要將一部分的爐膛尾氣返回至配風系統，繼而降低爐膛內的燃燒溫度和氧濃度，達到降低NOX生產量的目的。煙氣再循環技術可細化為煙氣內循環技術和煙氣外循環技術。現階段常用的煙氣再循環技術為煙氣外循環技術，從鍋爐系統的尾部煙氣出氣口抽取煙氣，將其排放添加至二次風或是一次風，借助燃燒風機將煙氣送入爐膛。需要注意的是，在應用該技術時需確保再循環量不能太多，避免出現爐膛溫度降低過多導致燃氣爐膛燃燒不穩定情況的發生。

（3）靈活應用低氮燃燒器技術

低氮燃燒器是一種特殊結構設計的燃燒器結構，能夠確保燃料與空氣分段性燃燒，有效降低點火區域的溫度和氧濃度，實現對熱量吸收體的有效吸收，避免出現燃燒溫度過高現象，有效抑制NOX的生成量。煙氣再循環技術作為有效降低氮氧化合物排放量的技術，其在燃氣燃燒爐中的應用效果極為顯著。

2 優化燃氣鍋爐的大氣污染物排放水平的保障路徑

2.1 確保充分燃燒

天然氣作為優質能源燃料，在燃燒過后并不會產生有害氣體，但在鍋爐燃燒后的尾氣排放處理過程中，需要將二氧化碳等尾氣進行收集，繼而達到尾氣綜合利用的目的。燃氣鍋爐系統運行過程中，氧氣能夠發揮助力作用，在燃氣鍋爐過程中需要為其提供適宜的氧氣量，避免出現氧氣過多帶來的負面反應。

原料預處理工作是強化燃氣鍋爐燃料全面應用的重要路徑，倘若原料供應出現問題，鍋爐在燃燒過程中則無法充分燃燒原料，不僅影響燃料的利用率同時也會增加燃燒能量的有效釋放，增加氮氧化物的煙氣含量。因此需要根據燃燒原理，對燃燒器的大小和燃料的輸入量進行調整，實現天然氣燃燒率的有效提升。此外需要設計并應用低氮燃燒器，通過轉變燃氣鍋爐的燃燒方法、空燃比例，繼而有效降低燃氣鍋爐中氨氧化物的生成數量，確保燃氣鍋爐的大氣污染物排放能夠環保標準。

2.2 實現煙氣系統的有效改造

從技術角度來看燃氣鍋爐的原料燃燒效率與實際運行情況較為相似，若爐膛內的天然氣無法充分燃燒，將會導致一部分的天然氣燃料被浪費。燃氣鍋爐在實際運行過程中，常常會出現供熱情況不斷發生變化的問題，導致供熱量與原料對比期間產生誤差。為此燃氣鍋爐需要設置有效的節能控制管理系統，根據總熱量的需求變化情況進行燃氣和空氣輸送量的調整，在保證必要熱量需求供應的同時，還能避免出現燃氣資源的浪費。此外需要在燃氣鍋爐的原有煙氣系統中增加脫硝設備，靈活應用選擇性催化還原技術（SCR）、氧化脫硝技術等技術方法，大大降低燃氣鍋爐系統的氮氧化物排放值，在嚴格控制燃氣鍋爐爐膛氧含量的前提下，有效控制鍋爐高溫區域的氣溫，降低鍋爐的煙氣氨氧化物排放量。

2.3 控制煙氣的含氧量實現尾氣的回收利用

在煙氣量控制階段，需要按照控制系統算法結果來進行調整工作。燃燒控制算法具備一定的人工指導功能，因此能夠根據鍋爐的燃料需求設計原料的需求量，通常借助人工設定的手段以鍋爐燃燒效率為基礎對鍋爐的運行時間進行人為設定。不同類型的燃氣鍋爐所需求的燃燒時間存在一定差異，因此需要對鍋爐開展符合熱量需求的調整工作。為了降低燃氣鍋爐排放過程中的大氣污染物，需要對煙氣的含氧量進行控制調整，降低煙氣中的含氧量。如可在鍋爐燃燒系統中增加人工控制回路，對燃氣鍋爐中的原料流量和空氣流量進行合理控制，進一步提升原料燃燒的經濟性，有效控制煙氣中的含氧量。

2.4 控制鍋爐增減負荷的速度

設備生產過程中需要應用大量電能，因此需要全面充分了解設備的運行情況，對鍋爐房的設備搭配壓進行研究應用，讓設備電能可利用鍋爐余熱進行發電，通過一系列的搭配設置強化燃氣鍋爐的節能效應。此外將智能控制系統應用至燃氣鍋爐系統期間，僅需要對系統運行情況進行檢測即可，繼而有效降低燃氣鍋爐的安全事故發生機率，確保燃氣鍋爐的大氣污染物能夠達標排放。

燃氣鍋爐在應用過程中鍋爐增減負荷速度過快時，將會大大增加燃氣鍋爐的氮氧化物排放量，一旦燃氣鍋爐的壓力發生突然性變化需要及時調整負荷，繼而有效減少氮氧化物的排放量。

3 結語

目前我國生態環境保護形式越發嚴峻，確保燃氣鍋爐大氣污染物排放滿足排放指標極為重要。為此需要加強對原料控制管理力度，控制器燃燒過程中的節能減排工作，結合一系列管控技術，降低煙氣中的氮氧化合物排放濃度，強化燃氣鍋爐的節能效果，確保燃氣鍋爐的大氣污染物排放滿足應用標準。