燃气工业锅炉低氮改造技术和运用分析

李琦 正大食品企业（秦皇岛）有限公司

最近几年，天然气逐渐取代了燃煤，在工业锅炉中有非常广泛的应用。天然气属于清洁能源，但燃烧会产生NOx，使PM2.5升高，影响空气质量。如果燃气锅炉NOx的排放标准降至30 mg每立方米，那么就会最大程度地降低NOx的排放。故抑制燃气锅炉内NOx的排放，便是现阶段环保工作的关键点，必须加以重视。

一、低氮燃烧技术

现阶段相对成熟的低氮燃烧技术主要分为分级燃烧、烟气再循环与全预混表面燃烧、水冷预混等各项技术。

（一）分级燃烧

分级燃烧主要就是将燃烧室中划分成富燃料燃烧区以及贫燃区。与富燃料燃烧区中相比，在贫燃区中增加大量的空气，便属于贫燃燃烧。这样的分区能够进一步的延长燃料与空气之间充分混合所需要的时间，以此来降低火焰中心最高状态的温度，让炉内的温度能够均匀的分布,进而避免出现局部高温的问题,进一步的降低NOx的实际生成量。利用分级燃烧能够让系统内部过量的空气系数始终保持定值，这也是现阶段使用最为广泛的一项低氮燃烧控制技术。

（二）烟气再循环技术

抽取出15%到20%的烟气和助燃空气充分混合之后，将其送入到炉膛中，开始二次燃烧。烟气会将混合气中的氧浓度进一步稀释，同时能够产生热量吸收体的积极作用，避免出现燃烧温度过高的问题，进而产生NOx的抑制作用。烟气再循环是能够有效降低氮氧化物排放的一项技术,在燃气燃烧器中具备显著的使用效果。

（三）全预混表面燃烧技术

首先让燃料和空气处于燃烧室之前的文丘当中完全的充分混合,随后送至由铁铬铝合金所制成的金属纤维网状的特殊燃烧头中，让火焰处于透气均匀化金属纤维织物表面完全的燃烧。均匀的透气性与充分的预混，让燃烧能够稳定，温度能够均匀分布，阻碍局部高温区的产生，从而一定程度上的抑制热力型NOx的产生。选择表面燃烧技术的时候，处于低负荷状态下，可燃气体处于金属织物当中燃烧的时候，织物会加热到白炽状态，热量会用红外辐射的方式完成释放。处于高负荷状态下,可燃混合物处于织物中燃烧，燃烧火焰呈现蓝色,而热量会以对流方式完成释放。全预混型燃烧的优势在于燃烧强度较高，火焰短且设备体积较小。

（四）水冷预混技术

水冷预混技术主要基于贫燃预混，增添了热媒水冷却火焰技术。水冷预混燃烧技术中火孔面主要由若干个火孔板构成，能够一定程度上的降低火孔板因为温度不断升高进而造成的热应力变形问题。在火孔板中设置冷却水管，利用冷却水将火孔板当中的热量带走，从而降低火孔板实时温度，降低热力型NOx的生成，同时能够在一定程度上避免火孔板由于温度太高造成的可燃气体混合物的回火问题。

二、燃气工业锅炉低氮改造方案的选型

燃气锅炉低氮的改造方式包括两种，第一就是保留原来的锅炉，只将低氮燃烧器更换。第二就是锅炉和燃烧器全部更换，考虑到旧燃烧器实际燃烧结构和低氮燃烧技术之间无法完全匹配，一般情况下不改造燃烧机整体结构。

（一）更换燃烧器

如果锅炉投入使用的时间相对较短，同时受热面积能够充分的满足改造的相关要求，那么就可以选择更换燃烧器的方式。进行设备的选型时,首先应当进行炉膛直径与深度的测量，掌握锅炉的背压参数，从而便于选择合适的燃烧技术。一般情况下，承压锅炉特别是蒸汽锅炉，最优先的选择是分级燃烧，参考烟气再循环的相应燃烧器，例如利雅路与宝尔菲等系列产品。小型化低氮冷凝常压锅炉一般选择全预混表面燃烧技术，例如富尔顿以及中禾葆蓝等系列的产品。在改造之前还应当进行锅炉房的现场勘探，测量安装空间，掌握运输通道的实际情况,同时掌握锅炉运行状态与相关参数，防止后期施工出现设备难以进场或者预算超支等问题。

（二）整体更换锅炉

选择整体更换锅炉，设置燃烧器的改造方案，不仅应当选取燃烧技术，还应当充分地考虑可靠性、经济性与稳定性等关键性要素，综合考虑改造技术和改造成本，进而确定相应的改造方案。普遍情况下,一般选择等规格进行置换的方式，例如原来锅炉房中安装2台规格为5.6MW的锅炉，在更换之后依然选择2台规格为5.6MW的锅炉，这样的改造方式对附属设备与工艺管线等部分有较小的改动，能够一定程度上的减少改造成本和改造工期。还能够按照使用的实际热负荷，再调整更新之后的装机容量。例如：某小区的供热面积有4万平方米，原来设置了4台规格为1.4 MW的热水锅炉，其中一台是备用。而改造方案中选择8台规格为500kW的低氮冷凝锅炉，其中互为备用，能够节约备用锅炉成本投资，减少改造成本。在因环境因素不适用承压锅炉的各个锅炉房中，可以选择水冷预混系列低氮冷凝真空型的锅炉，与原来锅炉房内部承压热水系统之间有效衔接，以此来降低改造投入的成本。例如：某物业公司有23个锅炉房，多数在地下室中，倘若选择承压锅炉，便会造成安全隐患，因此改造时选择真空型的锅炉，确保改造的效果。

结束语：综上所述，工业锅炉生产中，分级燃烧、烟气再循环技术等技术必将成为低氮燃烧技术的主流。而民用商用型热水锅炉则主要选择全预混表面燃烧技术，能够实现分户计量供暖模式。随着我国科学技术的不断进步，低氮燃烧技术性能会逐渐的提升，改造成本进一步的降低，促进燃烧技术不断向更为完善的方向发展。燃气锅炉低氮改造工程对大气环境治理发挥着关键性的作用。