燃气锅炉低氮排放技术改造实践

李骜

大港油田原油运销公司 天津 300280

低氮燃烧的实际原理为：基于空气分级燃烧技术以控制NOx。该技术就是对燃煤发挥作用，令其实现在缺氧高和富氧低两种温度阶段中燃烧。如此能够规避富氧、高燃烧温度的同现，由此来显著阻碍热力型NOx、燃料型NOx的生成，以实现左右NOx生成之效果。

1 存在的安全风险及产生原因

1.1 低NOx燃烧技术对Q2的影响分析

由于FGR是从尾部烟道中抽出一定比例的低温烟气和空气混合后送入燃烧器，降低了燃烧气体含氧量，低温烟气的参与使炉膛内燃烧温度降低，且烟气流速会增加，改变了炉膛及各受热面的换热量，会对排烟损失Q2及锅炉效率产生一定影响[1]。

（1）如果烟气循环量过大或混合不均匀，可能导致炉内燃烧及传热不稳定，引起烟气中CO、炭黑污染物和碳氢化合物等产物大量产生，污染了受热面，使锅炉吸热量下降，排烟温度升高，从而导致锅炉Q2升高。

（2）由于抽取低温烟气参与燃烧，提高了参与燃烧的空气温度，炉膛中烟气量增大，温度场更均匀、充满度更好。炉膛内火焰中的双原子分子（如O2、N2）对热辐射是透明的，具有辐射能力的主要是三原子分子（如CO2、H2O），FGR致使炉膛内辐射能力增强，理论上也可能提升炉膛的吸热量。由于FGR增大了锅炉循环烟气量，对流受热面烟气流速随之提高，在烟温变化不大的情况下，对流吸热量将提高，从而使排烟温度降低，导致Q2下降。

1.2 个别燃烧器无型式试验证书、报告

目前，中国特种设备试验所是国内唯一具有燃烧器型式试验资格的单位，燃烧器型式试验的工作进度跟不上燃烧器生产厂家投产新型燃烧器的速度。为了避免产品积压，一些燃烧器制造商或代理商出于经济利益的考虑，可能会向用户销售尚未进行型式试验或仍在申请型式试验的新型燃烧器。锅炉用户在索要燃烧器型式试验报告和证书时，会提供其他类型燃烧器型式试验证书和报告，并利用用户安全管理人员的漏洞[2]。未通过型式试验的燃烧器可能存在安全隐患，投产后可能存在安全隐患。

2 低NOx燃烧技术对Q2的影响分析

由于FGR是从尾部烟道中抽出一定比例的低温烟气和空气混合后送入燃烧器，降低了燃烧气体含氧量，低温烟气的参与使炉膛内燃烧温度降低，且烟气流速会增加，改变了炉膛及各受热面的换热量，会对排烟损失Q2及锅炉效率产生一定影响[3]。

（1）如果烟气循环量过大或混合不均匀，可能导致炉内燃烧及传热不稳定，引起烟气中CO、炭黑污染物和碳氢化合物等产物大量产生，污染了受热面，使锅炉吸热量下降，排烟温度升高，从而导致锅炉Q2升高。

（2）由于抽取低温烟气参与燃烧，提高了参与燃烧的空气温度，炉膛中烟气量增大，温度场更均匀、充满度更好。炉膛内火焰中的双原子分子（如O2、N2）对热辐射是透明的，具有辐射能力的主要是三原子分子（如CO2、H2O），FGR致使炉膛内辐射能力增强，理论上也可能提升炉膛的吸热量。由于FGR增大了锅炉循环烟气量，对流受热面烟气流速随之提高，在烟温变化不大的情况下，对流吸热量将提高，从而使排烟温度降低，导致Q2下降。锅炉燃烧后排放的NOx其中约95%为NO，而NO2仅占5%左右。依据氮氧化物生成机理，可分为热力型、燃料型和快速型NOx三类。天然气燃烧时几乎不产生燃料型NOx，而快速型NOx的占比也非常低，因此，主要的产物是热力型NOx。热力型NOx是空气中的氮在高温下分解、氧化后生成，燃烧区的温度、氧浓度、滞留时间是热力型NOx生成的关键因素。低NOx燃烧技术就是通过降低燃烧温度、提高燃烧温度场均匀性、控制燃烧区燃料浓度或氧浓度、破坏NOx生成的最佳条件等方法降低NOx的生成。将部分燃烧烟气吸回，进入燃烧器，与空气混合燃烧，形成贫氧混合空气参与燃烧，既能有效降低火焰温度，又能破坏形成氮氧化物的各分子按比例相遇的概率。由于烟气再循环，燃烧烟气热容量大，燃烧中心温度降低，NOx减少幅度明显。控制系统改造：燃烧器运行控制采用RatiotronicTM6000系列燃烧程序控制器，该RatiotronicTM6000系列由英国DUNPHY燃烧器公司与英国ETC公司共同研发。其优点在于可以精确控制燃烧器的运行，高度的机电一体化，迅速接收反馈信号快速调节，保持最佳高效的运行；配置的燃料控制步进电机、助燃风控制步进电机、FGR控制步进电机实现各种空/燃比独立调整，在低氮燃烧系统中能精确控制燃气燃油、助燃风、FGR回流烟气间的协调运行，达到最佳燃烧状态，节约了能源[4]。

3 结语

改造后的锅炉运行工况良好，达到低氮环保要求，但是也有遗憾，因为低氮燃烧器改造后出现问题比较复杂，有些是可以用数据计算的，有些是无法量化的。本文只针对锅炉热经济性和耗氨量经济性进行了粗略分析，受本人水平以及现场实际情况影响无法更加精细全面研究更多工况。