燃?xì)忮仩t低氮技術(shù)及運(yùn)用分析

摘 要：燃?xì)忮仩t在燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物，如果氮氧化物的排放量超過標(biāo)準(zhǔn)要求，將會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染，進(jìn)而引起霧霾。為了有效解決這一問題，可將低氮技術(shù)合理運(yùn)用于燃?xì)忮仩t當(dāng)中?；诖它c(diǎn)，文章從燃?xì)忮仩t低氮燃燒的必要性分析入手，闡述了低氮技術(shù)及其在燃?xì)忮仩t中的運(yùn)用，在此基礎(chǔ)上提出燃?xì)忮仩t應(yīng)用低氮技術(shù)的注意事項(xiàng)。期望通過本文的研究能夠?qū)θ細(xì)忮仩t氮氧化物排放量的降低有所幫助。

關(guān)鍵詞：燃?xì)忮仩t;低氮技術(shù);氮氧化物

1 燃?xì)忮仩t低氮燃燒的必要性

近年來，隨著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平獲得大幅度提升，與此同時(shí)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，各大城市的霧霾現(xiàn)象日益加重，該現(xiàn)象引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者經(jīng)過不斷研究后發(fā)現(xiàn)，在霧霾的成因中，氮氧化物（NOx）是一個(gè)至關(guān)重要的因素，為有效解決霧霾問題，必須從控制NOx排放入手。在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的過程中，燃煤鍋爐的比例有所減少，但燃?xì)忮仩t的用量卻不斷增大，燃?xì)忮仩t以天然氣作為主要燃料，天然氣燃燒產(chǎn)生的煙氣中含大量的NOx。為使燃?xì)忮仩tNOx的排放達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，必須采取低氮技術(shù)。

2 低氮技術(shù)及其在燃?xì)忮仩t中的運(yùn)用

燃?xì)忮仩t是以天然氣作為主要燃料，天然氣在燃燒的過程中基本不會(huì)產(chǎn)生燃料型的氮氧化物，而快速型氮氧化物的生成量也非常少，可以忽略不計(jì)。也就是說，熱力型氮氧化物是燃?xì)忮仩t的主要產(chǎn)物。由熱力型氮氧化物的生成機(jī)理可知，高溫火焰是關(guān)鍵性因素。因此，想要減少燃?xì)忮仩t熱力型氮氧化物的產(chǎn)生，就必須降低火焰的溫度。

2.1 低氮技術(shù)

（1）分級(jí)燃燒技術(shù)。這是低氮技術(shù)中較為成熟且應(yīng)用非常廣泛的一種，通過分級(jí)燃燒可以將鍋爐的燃燒室劃分為兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)是富燃區(qū)，另一個(gè)是貧燃區(qū)。在燃燒時(shí)，可將過量的空氣加入到貧燃區(qū)中，這樣便可以使火焰中心的最高溫度降低，并使?fàn)t膛內(nèi)的溫度分布變得更加均勻，消除了局部高溫，熱力型氮氧化物的生成量也隨之減少。

（2）煙氣再循環(huán)。這是一種能夠有效抑制氮氧化物排放的技術(shù)措施，煙氣再循環(huán)的技術(shù)原理如下：在燃?xì)忮仩t的空氣預(yù)熱器前，將部分溫度較低的煙氣抽取出來，可將這部分煙氣直接送入到爐膛內(nèi)，也可與一次或是二次風(fēng)進(jìn)行混合后，再送入到爐膛內(nèi)，由此不但能夠使鍋爐燃燒的溫度大幅度降低，并且還能使氧氣的濃度隨之降低，氮氧化物的濃度顯著降低。煙氣再循環(huán)率是該方法中一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，它是再循環(huán)煙氣量與不采用煙氣再循環(huán)時(shí)的煙氣量之比。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煙氣再循環(huán)率為15-20%時(shí)，能夠使鍋爐氮氧化物的排放濃度降低25%左右。這種方法既可以單獨(dú)用于燃?xì)忮仩t，也可與其它低氮燃燒技術(shù)配合使用。

（3）全預(yù)混技術(shù)。這是一種將鍋爐燃燒所需的天然氣和空氣按照設(shè)定好的比例進(jìn)行預(yù)先混合，然后將混合好的氣體直接送入到燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒的方法。該技術(shù)最為突出的特點(diǎn)是火焰的長(zhǎng)度較短，可以使燃燒變得更充分，熱效率非常高，可以達(dá)到105%以上，由此使得鍋爐燃燒過程中的熱損失大幅度降低。全預(yù)混技術(shù)能夠?qū)θ細(xì)忮仩t氮氧化物的排放量進(jìn)行有效地控制，基本原理如下：火焰在爐膛內(nèi)會(huì)沿著金屬纖維的表面均勻分布，由此可使?fàn)t膛內(nèi)溫度場(chǎng)的分布變得更加均勻，這樣一來，局部的熱負(fù)荷隨之顯著降低，同時(shí)，過量空氣可以起到降低火焰溫度的作用，隨著燃燒溫度的降低，熱力型氮氧化物的濃度也會(huì)隨之降低。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果顯示，采用全預(yù)混技術(shù)的燃?xì)忮仩t，氮氧化物的排放量在30mg/m3以下。雖然這種方法在降低氮氧化物排放量方面的效果比較顯著，但是卻會(huì)導(dǎo)致清理維護(hù)的工作量增大，在具體應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)此予以注意。

2.2 低氮技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

（1）實(shí)例一。某單位的燃?xì)忮仩t氮氧化物排放量較高，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)氮氧化物的排放量為93.5-198.7mg/m3，嚴(yán)重超出了國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。為了解決這一問題，決定對(duì)鍋爐進(jìn)行低氮改造。出于降低改造難度的考慮，經(jīng)過研究之后，決定采用更換低氮燃燒器的方法，具體的改造過程如下：新增分體燃燒器和煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，風(fēng)管設(shè)置在省煤器之前，與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口的混合箱進(jìn)行連接，配置變頻風(fēng)機(jī)，并對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)方式進(jìn)行改進(jìn)，采用電子比例調(diào)節(jié)，由此使得調(diào)節(jié)比可達(dá)到1∶6的水平，為運(yùn)行管理工作的開展提供了便利條件。低氮改造完成后，在75%負(fù)荷狀態(tài)下，對(duì)鍋爐的氮氧化物排放情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，氮氧化物的排放濃度在19-26mg/m3，達(dá)到了國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，此次改造取得良好的效果。

（2）實(shí)例二。某單位的一臺(tái)燃?xì)忮仩t采用的是三段燃燒器，爐膛的熱負(fù)荷為1.266MW/m3，氮氧化物的排放量約為190mg/m3左右。為了降低氮氧化物的排放量，決定對(duì)鍋爐進(jìn)行低氮改造。由于該鍋爐的本體完好，出于節(jié)約成本的考慮，在改造過程中，鍋爐本體保持原樣，將三段燃燒器換成低氮燃燒器。該燃燒器采用的是新型低氮燃燒頭，利用分級(jí)燃燒技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低氮燃燒。改造完畢后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，鍋爐氮氧化物的排放量從190mg/m3，降低到50mg/m3。隨著新型燃燒器的加入，使得鍋爐的運(yùn)行過程變得更加平穩(wěn)，解決了頻繁啟停的問題，鍋爐的運(yùn)行安全性大幅度提升，運(yùn)行成本隨之降低，達(dá)到低氮排放和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。

3 燃?xì)忮仩t應(yīng)用低氮技術(shù)的注意事項(xiàng)

在應(yīng)用低氮技術(shù)對(duì)燃?xì)忮仩t進(jìn)行改造時(shí)，需要對(duì)如下事項(xiàng)加以注意：其一，采用低氮燃燒器對(duì)燃?xì)忮仩t進(jìn)行改造后，能夠使氮氧化物的排放濃度達(dá)到50-80mg/m3左右，如果要進(jìn)一步降低氮氧化物的排放濃度，那么應(yīng)當(dāng)在使用低氮燃燒器進(jìn)行改造時(shí)，加入煙氣再循環(huán)技術(shù)，由此可使氮氧化物的排放濃度降至30mg/m3以下。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)煙氣進(jìn)行化學(xué)處理，可以達(dá)到接近零排放的目標(biāo)。其二，利用低氮燃燒器進(jìn)行鍋爐改造的過程中，應(yīng)當(dāng)做好調(diào)試工作，具體做法是對(duì)鍋爐在各個(gè)負(fù)荷段的燃燒情況進(jìn)行調(diào)試。需要注意的是，過量空氣系數(shù)不宜過低，以免影響燃燒的穩(wěn)定性，當(dāng)燃燒不穩(wěn)定時(shí)，快速型氮氧化物的產(chǎn)生量會(huì)隨之增多。此外，高負(fù)荷段的振動(dòng)問題，也必須在改造中予以注意，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決處理，以免對(duì)鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。其三，在更換新型低氮燃燒器時(shí)，應(yīng)當(dāng)與鍋爐的生產(chǎn)廠家進(jìn)行必要的溝通，并充分考慮改造對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的影響，隨著送風(fēng)量和風(fēng)壓的增大，可能會(huì)使風(fēng)道出現(xiàn)劇烈的震顫，所以需要適當(dāng)增大風(fēng)道的強(qiáng)度，以滿足低氮燃燒器的運(yùn)行要求。

4 結(jié)論

綜上所述，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，燃?xì)忮仩t呈現(xiàn)出逐步增多的態(tài)勢(shì)，從而使得氮氧化物的排放量隨之增大，由此對(duì)大氣環(huán)境造成了一定的破壞。為有效解決這一問題，必須對(duì)氮氧化物排放濃度超限的燃?xì)忮仩t進(jìn)行改造，可在改造過程中，對(duì)低氮技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，以此來降低鍋爐氮氧化物的排放濃度。

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作者簡(jiǎn)介：何玉晶（1983-），漢族，甘肅人，?？疲芯糠较颍汗こ探ㄖ肮芾?。