燃气锅炉燃烧器低氮改造后对锅炉效率的影响研究

燃气锅炉燃烧器低氮改造后对锅炉效率的影响研究

李玲

（上海长征医院）

摘要：在当前的社会发展中，绿色环保已经成为各个行业发展中，所遵循的基本原则，并加大了对燃气锅炉燃烧器低氮改造的重视。在这一背景下，本文将阐述燃气锅炉燃烧器低氮改造的技术要求，分析其相关的技术特点，最终结合实际的需求，探究燃气锅炉燃烧器低氮改造的具体方案，以此来明确其对锅炉效率的影响。通过的分析，其目的就是优化燃气锅炉燃烧器低氮改造的方案，并在这一基础上提高其运行的效率。

关键词：燃气锅炉；燃烧器；低氮改造；锅炉效率

前言：氮氧化物（NOx），其主要包含就是一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)。它们存在大气中，其存在的时间、含量等，会对人、物产生有害的影响，同时形成大气污染的现象。除此之外，在大气中，还包含其他形态的氮氧化物，例如：氧化亚氮(N2O)、三氧化二氮(N2O3)等，其均对环境有着不良的影响。而燃气锅炉的运行，其常常会产生较多的氮氧化物，有必要对其燃烧器进行低氮改造。

一、燃气锅炉燃烧器低氮改造的相关要求

对于燃气锅炉燃烧器低氮改造的技术要求来说，其相关的要求涉及很多不同的方面，主要内容如下：

（1）技术要求。在燃烧器锅炉的改造现场中，有一台10吨的饱和蒸汽锅炉、一台15吨的饱和蒸汽锅炉，每一台锅炉都配置一台一体式的燃烧器。受现场环境的要求，对燃气锅炉燃烧器进行低氮改造，其技要求为：1）经过改造以后，低氮燃烧器应该满足NOx排量在50mg/Nm3以下；2）将原锅炉的控制系统进行保留，即在不破坏原系统的前提下，增加PLC控制柜，使其对其燃烧器额进行BMS控制，实现新系统、原系统的对接。

（2）燃料要求。对燃气锅炉燃烧器的低氮改造，需要使用天然气作为燃料，并将其热值控制为8500kcal/Nm3。

（3）电气系统要求。在对燃气锅炉燃烧器进行低氮改造的过程中，其所涉及的电气设备为人机界面、控制单元、模拟量模块、通讯电缆、直流电源、控制软件、中间继电器、断路器、强手操作、声光报警器、柜内辅材、控制柜。在选择的过程中，尽可能选择知名商家的产品，保证其具体的质量。

（4）接口要求。锅炉面板、燃烧器之间，通过法兰进行相互连接，由于二者之间的尺寸可能存在差异，所以应该对接口法兰进行整改，进而完成燃烧器的安装。

二、燃气锅炉燃烧器低氮技术的特点分析

对于燃气锅炉燃烧器的低氮改造技术来说，其有着鲜明的特点，即：

（1）采用电子比例调节式的控制方式，对于其中的每一个负荷点、每一路风、FGR烟气、燃气等，都能够实现最佳的配比设定。同时，系统中有着独立的点火位置，能够提高燃烧器启动瞬间的安全性，并且能够对空气/燃气/FGR烟气比，进行适当、合理的调节，从而实现燃气充分燃烧，并低NOx排放的目的。

（2）采用PLC控制的方式，能够对运行参数，进行实时修改，进一步增强功能的强大性。例如：增加带检漏功能、负荷调节PID功能、电子空燃比功能、变频功能、氧量监控功能、FGR烟气自动调节功能等[1]。

（3）烟气再循环系统的特点。1）在燃烧器的低氮改造中，技术要求为NOx排放浓度在50mg/Nm3以下，因此需要在系统中增加烟气再循环系统，将一部分含氮量高的烟气，进行回收再利用，同时将FGR烟气调节阀安装在烟气口的位置；2）烟气再循环的原理，就是将一部分低温的烟气，直接送入的燃气炉中，或将其与空气进行混合，然后送进炉内，此时由于氧浓度被稀释、烟气吸热的现象，就会导致燃气炉内的温度、燃烧速度降低，从而可以减少60%至70%的氮氧化物。3）增加FGR系统，以此来实现低氮改造的目的，抽取并控制进入燃烧器的冷风、高温烟气等，减少氮氧化物的排放。

三、燃气锅炉燃烧器低氮改造的设计方案

（一）拆除吊装

就燃烧器的吊装拆除来说，其主要的工作内容分为以下几点：

（1）确定燃烧器拆除的步骤。拆除电气热控元件→拆除燃气阀组→拆除风道与软接→加固临时钢架吊点→拆除燃烧器吊装。

（2）做好拆除燃烧器的准备工作。明确工作人员的分工、审核批准施工方案、技术交底、检查相关的设备、关闭燃气总阀门、准备消防设施、检查周围环境、元件拆除、规定部件的堆放场地。

（3）主要部件的拆除工作。这一工作环境，是燃气锅炉燃烧器低氮改造的重要步骤，需要相关人员加大重视，其主要的工作内容为：电气仪表的拆除、燃烧器管道的拆除、燃烧器的安装。同时，其中的各项个工作，都应该遵循相关的内容，保证工作的质量、效率，为实现燃气锅炉燃烧器低氮改造的目标，提供基本的条件。

（二）管道焊接

在管道的焊接中，其相关的工艺要求为：

（1）焊接材料的要求。这一环节中所使用的材料，必须符合国家标准GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》的规定；而焊接材料的质量，则应该符合GB／T5117《碳钢焊条》、GB／T8110《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》的规定。

（2）焊接工艺的评定。结合《锅炉安全技术监察规程》TSGG0001-2012的相关内容，应保证所有的工作均符合焊接指导书的规定，优化焊接试验的内容，并依据实际出具焊接评定报告。其主要的内容包括焊接材料、焊接方式与方法、焊接前准备、焊接工艺、焊接质量保证。

（3）焊接人员的要求。为了能够保证焊机工作的质量，就应该提高对施工人员的技术要求。例如：为燃气锅炉燃烧器低氮改造的焊接工作，配备专业的焊接人员，确保其具备高水平的焊接技术、较强的责任意识[2]。除此之外，还可以结合《锅炉压力容器焊工考试规则》的内容，对所有的焊接人员进行考试，在获取资格证以后，才能够参与焊接工作，为实现低氮改造的目的奠定基础。

（三）再循环烟道

实际上，在燃气锅炉燃烧器低氮改造的环节中，要想进一步提高锅炉的运行效率，就应该加大对再循环烟道的重视，以此来实现氮氧化物的循环利用，在实现低氮目的同时，还能够强化燃烧器的效率。对此，为了落实燃气锅炉燃烧器低氮改造的方案，其主要的方式为：

（1）明确安装要点。保证法兰连接的严密性，即在安装法兰衬时保证其不内凸。同时，结合图纸的相关要求，将风道的各个管段按照型号、规格进行编号、排放，为后续的安装工作提供更多的便利。另外，风道接口组合应该满足其具体的要求，保证其焊口平滑、不漏，并及时将焊渣进行清理。

（2）优化烟道安装。为了能够提高锅炉的运行效率，并减少氮氧化物的排放，就应该从不同的方面对管道的安装工作进行优化，此时可以对锅炉的本体钢架进行合理的利用。在完成安装工作以后，则可以进行纤绳拉线固定，并将其中的挂钩拆除。另外，还需要对管道中的杂物进行及时清理，拆除临时固定装置进行试验、检查，一旦存在共鸣声音、共振现象、漏风现象等，都应该对其进行及时处理。

（四）安装风机

风机安装直接影响着锅炉的运行效率，主要是因为风量的输送，影响着炉内的氧气、温度。因此，在燃气锅炉燃烧器低氮改造中，需要对风机进行合理安装：

（1）确定安装步骤。将风机底座吊装就位，完整初步校正后，将地脚螺栓穿上，但是不能将其拧紧，以便调整。然后，拧紧底座两侧的地脚螺栓，依次调整使其能够达到安装的规定值，从而校验两轴的同心度。同时，对进出口的连接烟道进行安装，接口法兰间需要使用石棉绳就行铺垫，此时则可以拧紧螺栓。

（2）践行安装标准。其一，标高的允差在±10mm以下；其二，纵、横向中心线的允差在±10mm以下；其三，叶轮、机壳间隙均匀且允差在2mm以上；其四，轴、径向晃动值允差在±0.08mm以下[3]。

（3）风机运行检验。也就是对风机的运行状态进行检查，解决其中存在的隐患，以此来提高锅炉的运行效率。

（五）锅炉运行效率

结合上述的相关的设计、要求，对燃气锅炉燃烧器进行了高质量的低氮改造，实现了降低环境污染目的。同时，通过低氮改造的设计，在锅炉燃烧器的运行中，其将天然气作为主要的燃料，可以增强燃烧的充分性，提高二氧化碳、水的生成量，从而减少氮氧化物的产生。

换言之，正是因为天然气在燃烧中，其化学反应接近于理想的状态，所以其所产生的热量就会更多，氮氧化物也会随之燃烧，所以提高了锅炉的运行效率。总的来说，为了能够提高锅炉运行的生态效益、经济效益，就应该结合实际，对其进行低氮改造设计，以此来适应社会的发展趋势。

结语：综上所述，为了实现节能、环保的目的，需要对燃气锅炉燃烧器，进行合理的低氮设计。基于此，燃气锅炉燃烧器在运行的过程中，能够增加燃气燃烧的充分性，减少氮氧化物的产生，同时进一步提高了锅炉运行的效率，充分发挥了低氮改造的有效性。所以，基于本文的分析发现，对燃气锅炉燃烧器进行低氮改造，能够提高锅炉的燃烧效率，可以将相关的设计措施，应用在实际中。

参考文献：

[1]胡庆权,张华聪.锅炉燃烧器低氮改造后发生高温腐蚀的原因分析及防止措施[J].重庆电力高等专科学校学报,2017,22(05):32-34.

[2]张学军,田松峰,尹丽辉.350MW锅炉低氮燃烧器改造后运行分析与研究[J].华北电力技术,2016(02):54-58.

[3]袁力,张殿平,余伟权,宫吉星,筌口泰宏,堂本和宏,松本啓吾,竹内和広.新型M-PM低氮燃烧器在700MW机组的改造效果[J].中国电力,2015,48(04):61-65.