谈锅炉的低氮改造与污染物排放控制的关系

谈锅炉的低氮改造与污染物排放控制的关系

谌娟1  ,王吉国2

1. 山东博物馆
2. 鲁商生活服务股份有限公司

摘要:燃气锅炉为了降低运行造成污染，需要低氮改造方法来减少排放。对低氮燃烧技术进行了较为深入的探讨，在分析低氮改造案例研究时，这对有关技术人员具有重要意义。

关键词:燃气锅炉;低氮改造;氮氧化物

锅炉燃烧产生大量NOx，严重污染空气质量。NOx大量存在导致酸雨产生、温室气体的加剧、臭氧层的破坏、光化学烟雾的产生等，并导致人们环境的质量大大下降，严重威胁着人们的健康。为了有效地提高锅炉运行过程中释放的氮氧化物量，采用低氮改造技术可以减少对环境的不利影响。

一、概述

近年来，空气污染一直是一个敏感问题，随着我国经济的逐步发展，能源消耗迅速增加，造成了相对粗放的经济增长对空气污染。人口生活水平提高后，人们开始更加关注空气质量及其健康问题。燃料是占人类活动总NOx值的0.90%，是大气中污染物的主要原因之一。NOx是造成污染的主要原因之一。近年来锅炉NOx排放量增加，我国面临着NOx污染严重的问题。这些NOx危害主要来自以下领域:NOx通过化学气体扩散颗粒，对人产生有害影响，损害身体健康；NOx是造成温室效应的气体之一。NOx进入大气并产生HNO2和HNO3，导致酸雨。NOx分解O3，臭氧层严重受损；碳氢化合物形成光的化学烟雾。因此，各国越来越严格地限制其排放。锅炉净排放量约占总净排放量的20%，因此控制锅炉的净x排放量至关重要。当前，各国要求提高锅炉排放要求，从而提高了散热器排放标准。部分城市出台了更严格的标准，某市净运行排放上限由80降至30 mg/m3，所有不符合排放要求的锅炉均进行了改造。

二、低氮改造技术

1.燃烧分级。该技术的一个主要特点是分级燃料和空气送入炉膛。在燃料分级中，大部分燃料被导向主要燃烧区，并在主要燃烧区的尾部形成低氧还原区，由此产生的NH3，CH，HCN随着时间的推移部分还原为N2。在燃烧燃料所需要的空气分阶段送到炉膛里。首先，大约80%的理论空气被输送到主燃烧器，形成缺氧富燃料燃料，然后将燃烧所需的剩馀空气作为第二次风形式送入。分级燃烧可确保燃料完全燃烧，减少烟气过程中NOx的产生。分级燃烧技术将排放NOx减少约百分之六十。

2.燃烧机预混。该过程是一种典型的燃烧方法，与预混燃烧过程相比。根据预定氧化材料的量，燃料可以完全燃烧，分为部分和完全预混燃烧燃烧。燃烧前燃料和氧气完全混合在燃烧器中。预烧温度和燃烧强度通过调节量与燃烧温度的比率来控制NOx的产生。完全和部分预混具有很高的潜力。NOx值约为非预混燃烧85%的燃料。但是，预混气体的高阻燃性和燃烧火焰差稳定性可能会导致回火，回火问题控制不当。光燃烧机会影响寿命，给燃烧机带来灾难性后果。由于预混燃烧方面的一些技术困难，与燃烧有关的应用尚未广泛应用。这也可能导致空气压力过大，排烟损失增加，锅炉效率低下。

3.再循环烟气。燃烧产生部分烟气冷却后再循环送回燃烧区，以降低燃烧区的氧浓度和温度，减少NOx的产生。该方法称为烟气再循环燃烧技术。是为了降低火焰温度，稀释氧气浓度，降低循环烟的燃烧速率，降低热NOx的产生。产生了热NOx，所以烟循环主要用于减少热力型，这对燃气锅炉的降氮具有重要意义。这项技术的效果也再循环烟气量有关。烟气再循环率通常为10-20%。设置过高会导致燃烧不稳定，并在不完全燃烧时增加热量损失。结果表明，排放量在10-15%以上为40%以上。烟气再循环通过风机入口控制挡板的烟气量。挡板由一个信号为4-20mA的PLC控制。基于回收烟气量和燃烧负荷设置最优燃烧曲线的自动控制。根据锅炉在不同条件下运行的方式，烟气回收率可以自动调节，达到锅炉在不同负荷下运行的目的。目的是控制一氧化氮在合理范围内的浓度。烟气再循环技术部分降低了锅炉的加热效率。必须通过适当的回收和精确的控制来最大限度地减少影响。烟气再循环技术可以单独用于锅炉，也可以与其他燃烧技术结合使用，以减少氮氧化物排放。

4.燃烧器更换。锅炉炉膛结构保持不变。拆下原来的锅炉燃烧器，低氮燃烧器的替换。通过采用分级燃烧减少NOx排放。根据需要燃烧器调整和锅炉安装盘，更换管阀，拆下原来的燃烧器面板及其连接电缆，安装新的燃烧器面板，并重新布线电缆。保留原有锅炉控制和安全连锁。新型燃烧控制是通过电子全燃料控制实现的，实现了零燃烧与高效燃烧之间更精确的比例，减少了氮氧化物排放，降低了燃料成本。

5.加入FGR系统。除了FGR系统中的烟气NOx排放量还将进一步减少。再循环原理:锅炉15-20%排烟与室外空气混合，直接进入锅炉。烟气湿度和氧气稀释降低了炉内燃烧速度和温度，从而使热力学达到NOx减少30-70%。FGR管道位于锅炉出口开口的相应位置，管道直径350mm，并保温。风机进口开口处有一个混合器，它将烟气与新鲜的室外空气完全混合，混合后输送到锅炉。由于冬季气温较低，与室外空气混合的环流处于露点以下。为防止冷凝水渗入风道中，进行了空气预热，进入混合箱前，室外空气通过空气加热至15～20℃。空气预热器安装在风机入口。室外空气加热并与再循环烟气混合，以减小温差，避免冷凝。由于再循环烟气增加，原站房的现有风量和压力无法满足，旧55kW鼓风机必须换成75kW。变频柜更换，以节省电力。变频柜DCS控制器连接到原来的控制柜。

三、改造案例分析

1.某住宅区，2台WNS10．5－1．0/115/70－Q锅炉用于供暖热，是在微压力下运行的强制循环循环水管锅炉。改造前的NOx排放量约为150mg/Nm3，燃烧机DG－Tron6．13000Ｒ，NOx排放量降至52mg/Nm3，NOx排放量每年减少2675kg，减少污染，改善空气质量。

2.某住宅区由两台WNS7－1．0/115/70－YQ锅炉供热。这是一个在微压力下运行的强制循环水管锅炉。改造前的NOx排放量约为150mg/Nm3，使用燃烧器EK EV09．8700G－EU3将NOx排放量大幅减少到50 mg/Nm3，每年减少1475kg NOx排放量。上述两个例子表明，低氮改造技术在锅炉改造中的有效应用对环境保护具有重要意义，因为工作过程中NOx排放的减少是显而易见的。

为了有效减少燃气锅炉对环境的负面影响，必须减少NOx排放。氮氧降低排放量时，需要对锅炉的实际情况进行科学合理的分析，优化技术，采取具有经济意义的改造措施，降低锅炉的NOx排放，有效保护人民的生存环境。

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