燃气锅炉超低氮燃烧器技术应用研究

王伟伟

摘要：随着我国对环保要求的不断提高，环保新政策开始逐渐实施，以工业锅炉为例，严格要求其大气污染物的排放，因此超低氮燃烧器技术逐渐在我国推广应用。本文首先从氮氧化物减排应用技术出发，对低氮燃气燃烧器技术特点及关键技术进行详细的介绍，并结合实例具体介绍了燃气锅炉超低氮燃烧器技术的应用，希望能给到相关人士一些建议和帮助。

关键词：燃气锅炉;超低氮燃烧器;技术应用

在我国化工企业的生产过程中，燃气锅炉的污染排放一直困扰着环保部门和生产企业。由于燃气锅炉排放物中含有氮氧化物和二氧化硫等物质，严重污染大气环境，并对人类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。本文将通过对燃气锅炉超低氮燃烧器技术应用的研究，期望能够达到降低氮氧化合物排放的目标。

一、氮氧化物减排应用技术

氮氧化物减排技术主要是通过燃烧前和燃烧中两个过程来控制氮氧化物的浓度和排放量。首先燃烧前，根据大量研究结果显示，排放物中氮氧化合物的含量和空气预热的温度有直接的关系，当空气预热温度过高时会造成排放物中氮氧化合物的浓度升高，温度过低又会增加燃料的消耗，进而导致氮氧化合物的排放量增加，因此在燃烧前必须将空气预热到一定的程度，并对其进行严格的控制，才能达到降低氮氧化合物排放量，降低燃料消耗的目的。其次燃烧中，一些研究表明燃料燃烧的温度、氧气含量和高温烟气的滞留时间都会影响燃气锅炉炉膛中氮氧化合物的形成和浓度，因此在燃烧的过程中要做到科学合理的控制锅炉中燃气的温度及氧气含量，同时也要严格控制高温烟气的滞留时间，并结合超低氮燃烧器的应用，来达到降低氮氧化合物排放量的目的。

二、超低氮燃气燃烧器技术特点及关键技术

2.1 超低氮燃气燃烧器的技术特点

超低氮燃气燃烧器具有两个突出的特点：第一，实现了空气和燃料的最佳配比，燃烧器想要进行稳定、高效的工作，并实现低排放的目标就必须要保证燃料和空气得充分且均匀的混合，可以利用断壁效应和临界旋涡效应来设计设计炉膛的形状和尺寸等等，并与火焰的参数相匹配，最终实现火焰的稳定。第二，实现了控制排放氮氧化合物，氮氧化合物的生成和燃气锅炉的炉膛结构、温度控制、烟气的内循环及燃料与空气的混合程度等都有关系，而超低氮燃气燃烧器的结构设计与炉膛的参数保证了高程度的匹配，因此能够有效地降低燃烧器在燃烧时产生的污染物浓度，达到控制氮氧化合物排放的目的。

2.2 超低氮燃气燃烧器的关键技术

超低氮燃气燃烧器的关键技术主要体现在超低氮燃烧器、烟气再循环技术和超级乳化技术三个方面。以下我们进行详细的分析：

2.2.1 超低氮燃烧器

超低氮燃烧器配置有四级配风、三级燃料输入，其中配风方式采用了低速的中心风、中速的旋流风和高速的轴流风。在与四级配风相对应的空气区域设计了相匹配的四种喷枪，以此来进行燃料和乳化水的注入。在燃烧器内部设置了三种主要的技术来降低氮氧化合物的生成：①燃料与空气的超混合技术，一方面利用分级射流促进内循环的方式将燃烧室最大化利用，另一方面采用燃料和助燃空气对冲的方式，达到充分的混合。②分级燃烧技术，将燃料的燃烧过程分成不同的阶段，并配比不同的空气含量，实现燃料燃烧三个阶段的充分燃烧，降低氮氧化合物的生成，提高燃料的利用率。③半预混燃烧技术，将燃气燃料与助燃空气在炉膛内进行充分均匀的预混，再进行燃烧就能够在火焰稳定的前提下减小根部火焰，降低氮氧化合物的生成，同时还能减少一氧化碳的排放量。

2.2.2 烟气再循环技术

在燃料燃烧的过程中，若是缺氧会生成氮气，若是氧气充足则会生成一氧化氮，因此氧气浓度能够促进氮气的转化。同时燃烧产生的大量二氧化碳会导致碳的不完全燃烧生成一氧化碳，而一氧化碳又能够直接还原一氧化氮。由此利用烟气再循环技术就能够有效地控制氮氧化合物的产生。烟气再循环技术还能够降低燃烧火焰的温度，减缓燃料的燃烧速度，更进一步降低氮氧化合物的生成。

2.2.3 超级乳化技术

超级乳化技术指的是在氮氧化合物生成的峰值区域，喷射乳化水来达到降低氮氧化合物的目的。乳化水的喷射位置是根据模拟软件找到火焰的峰值区域，对其喷射微粒化后的乳化水雾，在降低氮氧化合物的同时还不会影响其他区域的氧气浓度，并且不会对锅炉造成损坏。利用超级乳化技术一定要精确计算各种参数，保证火焰的温度和燃烧的穩定。同时乳化水的喷射还要具备大小合理的颗粒和有效的速度，这样才能够有效地降低氮氧化合物的产生。

三、燃气锅炉超低氮燃烧器技术的实际应用

我们以乌鲁木齐在2019年改造燃气锅炉为例，来具体介绍燃气锅炉超低氮燃烧器技术的实际应用。在2019年，完成调试和检测验收的整改锅炉实现了减少氮氧化合物253蒸吨的喜人成绩。改造完成后，燃烧排放的二氧化 硫、氮氧化物、一氧化碳值全部≤30毫克/立方米，实现了低氮排放。同时在社会效益方面，燃气锅炉的热保障能力得到了显著的提升，其热效率为95.7%，过量空气系数为1.16，全部符合燃气锅炉对热效率限定值的要求。最终结果显示通过对燃气锅炉的改造和部分设备的技术升级，超低氮燃烧器技术的应用不仅降低了氮氧化合物的排放，还从一定程度上提高了燃气锅炉运行的稳定性和供热保障的能力。

结语：综上所述，我们得知燃气锅炉在经过超低氮燃烧器技术的改造之后，降低了氮氧化合物的排放量，同时还提高了锅炉的热效率，即实现了环保效益，又实现了社会经济效益。同时还促进了企业的清洁生产，符合我国当前对节能环保的要求，因此我们要大力推进燃气锅炉超低氮燃烧器技术，对燃气锅炉进行有效的结构改造和技术提升，以期达到节能减排的最终目的。

参考文献

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