供热燃气锅炉低氮改造的分析

供热燃气锅炉低氮改造的分析

刘满意 铜川市天然气有限公司 铜川市王益区 727000

摘要：随着现代社会经济的不断发展，人们的生活品质得到了极大改善，对生活环境的要求越来越高，而氮氧化物是PM2.5产生的主要物质，加强对氮氧化物排放的治理有助于净化环境，保证城市环境的生态可持续发展。早在2016年，北京就积极开展燃气锅炉低氮改进工作，使得燃气锅炉工作中氮氧化物排放量进一步降低，从而有效抑制氮氧化物再次转化成PM2.5。在该次燃气锅炉低氮改进工作中，主要是将原有的燃烧器更换为低氮燃烧器，增加对废气的二次循环利用，同时，针对一些年代久远的燃气锅炉，则直接更换为全新的燃气锅炉，很好地降低了燃气锅炉产生的氮氧化物。

关键词：燃气锅炉；低氮；改进

引言

氮氧化物（NOx）是造成大气污染的主要污染物之一，也是“十三五”期间需要重点治理的主要污染物之一。NOx的排放会给自然界和人类活动带来严重危害，包括对人体的制毒作用、对植物的损害作用、形成酸雨或酸雾、与碳氢化合物可形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。我国NOx污染范围和程度已相当严重，其中电厂的NOx排放是主要源头之一，烟气脱氮技术已经成为大气污染防治的重要课题。

1研究背景

能源是现代社会发展不可或缺的物质基础。随着社会经济的发展，对能源的需求越来越大锅炉等行业是天然气、石油、煤炭等能源的主要消费者燃烧器是锅炉等热装置的特殊基本设备。它是一种燃烧设备，通过燃烧有效地使用可燃材料并将其作为热量出口。它集成了各种技术的集成电子产品，如控制、动力、流体、机械、电力、探测和监测。设备主要包括燃油输入系统、送风系统、点火和燃烧系统、自动控制系统以及安全监测和保护系统。随着能源结构的调整，天然气燃烧器已被广泛用于生产和生活，在能源中所占比例越来越大。尽管它们被用作清洁能源，但大量的危险物质，如氮氧化物和一氧化碳继续出现在烟气中。在这些废气中，特别是氮氧化物中，污染物不仅可能直接影响人类和动物的肺器官，导致肺癌等疾病，降低延迟植物的光合作用率，并影响其生长；亚硝酸盐、光化学烟雾和其他与大气中臭氧层发生反应的污染物等二级污染物对整个生态系统和生命产生了不利影响。氮氧化物是燃气锅炉排放的主要污染物之一，也是全球变暖的主要原因，总之影响到整个生态和国民经济的发展。

2燃气锅炉低氮改进面临的困境

（1）燃烧器型号和燃烧器型式试验证书不一致。锅炉燃烧器需要获得国家质量监督检验总局颁发的型式试验证书，通过严格的试验，合格后才能够正式应用到生产环节中，同时，要每隔4年进行一次抽检。在实际进行燃气锅炉低氮改进工作中时，燃烧器和燃烧器型式试验证书不一致的现象较为普遍，具体如下。一些单位在进行燃气锅炉低氮改进工作时，尽管更换的燃烧器型号和型式试验证书型号是相同系列，但是，仔细分析后可以看出，型式试验证书型号并没有包含该燃烧器型号。（2）在原燃气锅炉上直接安装废气再循环管导致燃烧不稳定。在原有燃气锅炉设备基础上直接安装废气再循环管是常见的低氮改进方法，这种方法根据燃气锅炉大小不同也有较大区别。具体来说，针对一些小型燃烧器，工作人员往往直接在废气尾部地方额外增加一个烟道，将废气引入燃烧器进风口位置，并利用风门来调整废气的进入量，使其与空气初步混合后进入燃烧器。针对一些大型的燃烧器，通常是将尾部废气直接导入锅炉风道中。这种改造的总体思路是将尾部废气再次引入燃烧器中进行二次燃烧，尽管这种方法比较简单、易操作，然而，这种改进方法无法有效控制废气再循环接入点，容易使废气冷凝水进入锅炉中，从而造成燃烧器损坏。

3燃气锅炉低氮改造措施

3.1冷凝燃气低氮热水锅炉

冷凝燃气低氮热水锅炉是目前市场上较为推崇的产品之一，具有很大的节能环保优势，它的燃料为气体，主要是天然气、煤气、液化石油气和沼气等，但使用最多的燃料是天然气，所以我们也可以称燃气热水锅炉是天然气锅炉。作为燃气热水锅炉的模块炉热效率高、升温快、运行成本低、智能化操作、外形美观等优势。冷凝燃气低氮热水锅炉每个模块独立运行，不影响整个系统运行时单个机组的故障，无须备用热水锅炉，占地面积小，可安装在热水锅炉中。房屋的投资成本增加了地下室等小型设备的现场利用率。在繁华的黄金商业区，它为酒店、办公楼和组织节省了空间，为热水锅炉节省了更多的土地投资和建设成本。热水锅炉可以无人值守，大大降低了管理成本和工人工资。能效高，可节省燃气运行费用。采用冷凝原理，高性能比例燃烧系统，比如电磁燃气阀，自动调节功能，节省燃气，热效率高达108.9%。这不仅延长了模块化热水锅炉的使用寿命，而且还为用户节省了客观成本。

3.2燃烧器的更换

更换燃烧器时应注意:如果燃烧器法兰螺栓孔与原锅炉前面板螺栓孔相匹配，应防止燃烧器出现后无法装配；在燃烧器固定完毕后，应密封燃烧器与锅炉前面板之间的间隙；主燃气管路孔口开通前，应做好安全准备，将排气管中的死气完全排出，在开洞操作前，应使用燃气表在分散管中正确测量，以防止气体爆炸；更换燃烧器后，原燃烧器和控制箱之间的电缆(包括电源线、控制线)可能不匹配，需要重新布线。大多数原电缆都被埋在地下。如果需要重新布线，建议添加路径锅炉控制柜与锅炉控制柜之间的连接、锅炉控制柜与DCS监控系统之间的连接应充分考虑锅炉控制系统匹配的完整性和可靠性。

3.3烟气内部流动

为了实现火焰温度的降低，在燃烧器的研究开发中采用烟气内部循环技术，使燃烧区烟气量充足，循环烟气用于降低氧气浓度，然后在以下情况下降低燃烧温度燃烧器外缸上的烟气引入孔为一级，二次空气混合后，在注入过程中会出现负压区，这样，二次燃烧火焰中将吸入燃烧室内烟气，形成二次燃烧气体的内循环。为了进一步实现烟气的内部循环，必须通过二次烟气的内部循环返回燃烧区，并均匀分配。

3.4烟气外循环燃烧技术

添加废气循环管，利用风机机械动作从排气管尾部提取部分废气，将高速废气输入燃烧室，废气和循环气体混合，再参与燃烧。为了实现这一目标，该系统采用电子比例燃烧管理系统，以改善空气调节和分配条件，在燃料、空气量和烟气之间建立适当的关系，实现适当的混合，并通过安装d实现分级燃烧和优化燃烧通过降低点火风的氧含量、降低燃烧温度、减少燃烧火焰中的氮和控制来源，减少了氮的排放。低氮排放效果较好，转化成本较低，广泛用于各种锅炉。

3.5热控电气系统要求

散热控制电气系统应考虑:如果额外的控制电缆和功率电缆满足现场设备的要求，同时应根据烟气外循环系统升级锅炉控制逻辑要求，并进行相应的调整试验。

结束语

近年来，燃气锅炉逐渐取代燃煤锅炉、燃油锅炉被广泛应用在生产、生活的各个领域，成为当前社会的主流采暖工具。燃气锅炉解决了燃煤锅炉污染严重、运行成本高昂等问题，具有显著的经济效益与社会效益，应用前景十分广阔，今后应大力发展燃气锅炉，为可持续社会的建设和发展提供有力支持。综上所述，在燃气锅炉的运行过程中，有关锅炉的节能运行与技术控制占据了重要地位，燃气锅炉制造和运营企业应结合锅炉实际运行中所遇到的相关问题，结合当前流行技术手段和技术发展方向，有针对性地进行节能技术的改造与运用，有力地推动燃气能源利用效率的显著提高。

参考文献

[1]刘少林,吴金星,倪硕,杨禹坤.中小型燃气锅炉NO_x源头控制及低氮燃烧技术研究进展[J].工业锅炉,2019(05):17-23+27.

[2]赵海江.燃气工业锅炉低氮改造技术及应用[J].自动化应用,2019(11):122-125.

[3]段宏玮.燃气锅炉低氮燃烧改造的主要安全风险问题分析及防范措施[J].中国特种设备安全,2019,35(06):62-64+84.

[4]张群力,牛宇,张岩.燃气锅炉烟气冷凝余热回收与低氮排放协同处理技术研究[J].建设科技,2019(15):8-11.

[5]高晗,朱彤,朱荣俊,潘登,高乃平.烟气再循环对350kW燃气锅炉超低氮燃烧工况稳定性的影响[J].工业锅炉,2020(01):32-37+46.