燃煤锅炉的低氮燃烧改造

燃煤锅炉的低氮燃烧改造

马湾

承德热力集团有限责任公司 河北省承德市 067000

摘要：随着全球工业水平的快速发展，在提高人们生活水平的同时，也对环境造成了严重的污染。煤的燃烧不仅会产生大量的煤尘和粉尘，还会产生二氧化碳、硫化物、氮氧化物等有害气体，对环境造成极大的污染。燃煤锅炉的主要燃料是煤，对煤燃烧过程中产生的氮氧化合物的处理主要采用两种方式，即低氮燃烧和炉内脱硝。但由于低氮燃烧的实际应用处于初级阶段，该技术的应用也会对燃煤锅炉产生一定程度的负面影响。

关键词：燃煤锅炉；氮氧化物；低氮燃烧；

解决燃煤锅炉实际生产中排放的氮氧化物、一氧化碳以及粉尘对环境造成污染的问题，在对燃煤锅炉基本运行参数和结构分析的基础上，根据燃煤锅炉的实际工况对其进行低氮燃烧改造，并通过对改造后燃煤锅炉的热力性能校核和氮氧化物、一氧化碳等有害物质的排放量与改造前进行对比，得出低氮燃烧技术可在今后燃煤锅炉中广泛推广应用。

一、燃煤锅炉低氦燃烧改造

针对燃煤锅炉低氮燃烧进行改造。结合燃煤锅炉的实际工况以及低氮燃烧的技术特征，本节提出了低氮燃烧的改造方案，具体如下：

1.将燃煤锅炉炉膛前拱处部分高温烟气经由两个dn600管道直接引入省煤器尾部，使得省煤器原有尾部低温烟气和前拱处高温烟气混合，待烟气温度提升后再共同进入催化剂层参与脱硝反应。

2.将燃煤锅炉原有的两侧喷枪数量由每侧三只提升为每侧四只，并结合炉膛宽度，对两侧喷枪长度增加了至1.2米，同时在炉膛中间部位增设了四支喷枪，保证了炉膛高温区域还原剂喷射覆盖面积充足。

二、燃煤锅炉低氦燃烧改造的效果验证

将对燃煤锅炉低氮燃烧改造后系统的热力性能进行校核，并通过数值模拟分析手段综合评估燃煤锅炉低氮燃烧的改造效果。

1.低氮燃烧改造后的热力性能校核。改造方案按照标准要求实施后，对燃煤锅炉在额定工况下的热力性能进行校核。燃煤锅炉低氮燃烧改造前后的热力性能校核结果对比，鉴于对比项目众多此处仅对存在差异的参数名称及具体数值进行列举，对燃煤锅炉进行低氮燃烧改造后，燃煤锅炉的炉膛出口烟温、排烟温度、省煤器末端烟气量以及锅炉的效率存在一定的差异；但是，优化前后的变化量均在可控范围之内。总的来讲，燃煤锅炉的低氮燃烧改造不会对改造前燃煤锅炉的热力性能造成较大的影响；同时，发生变化的参数可通过改变锅炉燃料和风量比、烟气挡板的开度等方式进行改善以保证恢复至改造前的效果。

2.燃煤锅炉低氮燃烧改造后数值模拟分析。针对燃煤锅炉的低氮燃烧改造的主要目的是在保证对燃煤锅炉不会带来负面影响的基础上，减少燃煤锅炉正常生产工况下所排放的氮氧化合物。对改造前后燃煤锅炉炉膛等的工况参数进行模拟对比，对比结果，对燃煤锅炉进行低氮燃烧改造后，在燃煤锅炉炉膛检测到的氮氧化物平均浓度均得到的明显的衰减。经分析：导致氮氧化物排放量减少的主要原因为在燃煤锅炉增加了喷枪数量和喷枪长度，同时提升了进入SCR前的烟气温度，共同提升了脱硝反应效率。本课题针对燃煤锅炉所实时的低氮燃烧改造不仅能够得到降低氮氧化物的排放量，而且确保低氮燃烧技术的应用不会对燃煤锅炉的热力性能造成影响，实现对燃烧器内煤炭的充分、高效燃烧。

3.排放物后处理技术的结合。为进一步降低氮氧化物排放，采取了排放物后处理技术，从目前同类企业发展经验来看，选择性催化还原（SCR）技术和选择性非催化还原（SNCR）技术是低氮燃烧技术改造、升级的常见选择。先在锅炉尾部安装了SCR装置，利用催化剂将氮氧化物转化为无害的氮气和水。在实际运行中，发现SCR装置能够将氮氧化物排放浓度降低至40mg/m3以下，远低于国家排放标准。同时定期对催化剂进行再生或更换处理，确保其持续高效的脱硝性能，此外同时引入的SNCR技术，在高温区域全面且均匀的喷入还原剂，将氮氧化物还原为氮气。虽然SNCR技术的脱硝效率略低于SCR技术，但其投资成本和运行费用相对较低，因此在部分锅炉上也采用了该技术。通过实施上述低氮燃烧技术的控制策略，取得了显著的成果，未经过处理的炉膛氮氧化物浓度平均约为400mg/m3、优化后氮氧化物排放浓度平均为50mg/m3。SCR装置被安装在锅炉尾部的烟气通道中，烟气在流经SCR装置时，其中的氮氧化物与喷入的还原剂在催化剂的作用下发生反应，从而实现氮氧化物的减排。为了确保SCR技术的效果，定期对其进行再生或更换以保持其催化活性。SCR技术能够将氮氧化物排放浓度降低至非常低的水平，远低于国家排放标准。这不仅有助于企业满足环保要求，也为改善区域空气质量做出了积极贡献。SNCR技术被应用于部分锅炉，通过精确控制还原剂的喷入量和喷入位置，以及优化反应温度和时间等参数，确保SNCR技术能够发挥最佳的减排作用。虽然SNCR技术的脱硝效率略低于SCR技术，但其经济性和灵活性使其在某些场景下仍具有优势。通过结合使用选择性催化还原（SCR）技术和选择性非催化还原（SNCR）联合技术，在氮氧化物减排方面取得了显著的成果。这两种技术的结合应用，不仅帮助本厂满足了严格的环保要求，还为推动燃煤锅炉的绿色可持续发展做出了积极贡献。

4.燃烧过程的智能监控与调节。在运行中，燃烧过程的智能监控与调节是确保锅炉安全、高效运行的关键环节。随着科技的不断进步，本厂在燃烧过程中引入了实时监测、数据分析以及自动化控制系统，从而实现了燃烧过程的智能化管理。为了确保燃烧过程的稳定性和效率，本厂安装了先进的传感器和监测系统，对锅炉的燃烧状态进行实时监测。这些传感器能够精确测量燃烧室内的温度、压力、氧气含量以及排放物的成分等关键参数，并将这些数据实时传输到中央控制系统。在数据分析方面，采用了先进的数据处理和分析技术，对实时监测得到的数据进行深入挖掘。通过对燃烧数据的分析，本厂能够及时发现燃烧过程中的异常情况，如温度波动、压力变化等，并采取相应的调节措施。同时，数据分析还帮助本厂优化燃烧策略，提高燃烧效率，降低污染物排放。为了更好地实现燃烧过程的智能监控与调节，本厂引入了dcs自动化控制系统。该系统根据实时监测得到的数据自动调整锅炉的燃烧参数，如燃料供应量、助燃剂投入量、风量等，以确保燃烧的稳定性和效率。自动化控制系统的应用同时带来了显著的效益，提高了锅炉的运行效率，减少了能源浪费。自动化控制系统还减轻了操作人员的负担，提高了工作效率和安全性。

总之，燃煤锅炉作为工业生产中常用的设备，在燃烧煤炭时会产生粉尘、一氧化碳、硫化物以及氮氧化物等有害物质对环境造成污染。低氮燃烧技术可以有效降低燃煤锅炉生产时排放处的一氧化碳、氮氧化物等有害物质。以燃煤锅炉为研究对象，结合其实际生产工况对其进行低氮燃烧改造，并对改造后的效果进行验证得出：低氮燃烧改造不仅能够得到降低氮氧化物的排放量，而且不会对燃煤锅炉原热力性能造成影响。

参考文献：

[1]刘建业.浅谈燃煤锅炉的低氮燃烧改造.2022.