利用鍋爐煙道排煙檢測(cè)結(jié)果調(diào)整優(yōu)化鍋爐燃燒工況

李雄智 田惠蘭 羅選蓉

[摘 ? ?要]鍋爐煙道排煙檢測(cè)不僅僅是對(duì)鍋爐燃燒后排放污染物的在線檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)鍋爐尾部煙氣檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，可發(fā)現(xiàn)鍋爐燃燒工況的癥結(jié)所在，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，改善鍋爐燃燒工況，達(dá)到節(jié)能、降耗、減排效果。

[關(guān)鍵詞]鍋爐;燃燒工況;污染源;氧含量;在線檢測(cè)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TK229.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]Boiler flue exhaust gas detection is not only an online detection system for pollutants discharged after the boiler is burned. Through the analysis of the tail gas detection data of the boiler， the crux of the boiler combustion conditions can be found， and the control system can be adjusted and optimized. Improve boiler combustion conditions to achieve the effects of energy saving， consumption reduction， and emission reduction.

[Keywords]boiler; combustion conditions; pollution source; oxygen content; online detection

1 鍋爐定義

鍋爐是通過(guò)燃燒化石等可燃物質(zhì)產(chǎn)生熱量并將水轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽，使熱能釋放并轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的設(shè)備，是工業(yè)企業(yè)動(dòng)力系統(tǒng)主要設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。同時(shí)鍋爐又是大氣污染（煙塵PM2.5）、二氧化硫等主要污染源，現(xiàn)在對(duì)環(huán)?？刂埔笤絹?lái)越嚴(yán)格，企業(yè)節(jié)能減排壓力越來(lái)越大，在鍋爐尾部煙道安裝在線檢測(cè)系統(tǒng)是環(huán)保監(jiān)控的必然趨勢(shì)。

2 鍋爐排煙影響因素分析

鍋爐排煙狀況在很大程度上反映了鍋爐燃燒工況（燃料量與氧量比值），而鍋爐尾部煙道在線檢測(cè)量主要是煙塵、二氧化硫、煙氣含氧量等，均與鍋爐燃燒工況密切關(guān)聯(lián)，尤其是煙氣含氧量。

煙氣含氧量是鍋爐燃料燃燒后排出的煙氣含氧量，與鍋爐燃燒效率、排煙損失相關(guān)。影響煙氣含氧量的主要因素有燃料量、燃料成分、空氣量，即燃燒工況。鍋爐煙氣環(huán)保在線檢測(cè)中的二氧化硫含量是通過(guò)煙氣含氧量的換算數(shù)據(jù)，如式（1）所示：

p為折算后的二氧化硫排放濃度，P為二氧化硫排放濃度; C為氧氣實(shí)測(cè)值，C為鍋爐額定負(fù)荷燃燒時(shí)氧氣值。

因此，對(duì)鍋爐尾部煙道在線檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、分析，即可觀測(cè)污染物參數(shù)實(shí)況，又可對(duì)鍋爐燃燒工況進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)開(kāi)度、轉(zhuǎn)速以調(diào)整送入爐膛空氣量，達(dá)到煙氣排放達(dá)標(biāo)和確保鍋爐內(nèi)燃料充分燃燒的效果。

某廠運(yùn)行一臺(tái)SHZ20-1.25油氣鍋爐，圖1是該爐燃燒天然氣時(shí)尾部煙道在線檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)截屏。

系統(tǒng)在8：00—17：00以每小時(shí)檢測(cè)一次的頻率，測(cè)得10組氧含量數(shù)據(jù)在0.227%～3.107%，對(duì)應(yīng)的折算二氧化硫濃度數(shù)據(jù)在121.85～185.63mg/m3，超過(guò)了環(huán)保鍋爐燃用天然氣排放二氧化硫100mg/m3限值。期間觀察爐膛、燃燒器及鍋爐負(fù)荷均正常，用環(huán)保部門(mén)的移動(dòng)煙氣檢測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)比對(duì)，檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)截屏如圖2所示。

系統(tǒng)在13：16—14：43以3～10min檢測(cè)一次的頻率，測(cè)得24組氧含量數(shù)據(jù)，其中17組在0.17%～5.32%，對(duì)應(yīng)的折算二氧化硫濃度數(shù)據(jù)在59～98mg/m3，二氧化硫濃度相對(duì)較高，接近排放限值;另7組數(shù)據(jù)在氧含量15.87%～21%，對(duì)應(yīng)的折算二氧化硫濃度數(shù)據(jù)在0～8mg/m3，二氧化硫濃度很低。移動(dòng)煙氣檢測(cè)儀與在線檢測(cè)在檢測(cè)頻次差異導(dǎo)致檢測(cè)有誤差，卻基本趨同;但移動(dòng)煙氣檢測(cè)儀還有一個(gè)重要檢測(cè)參數(shù)：一氧化碳含量，圖中氧含量數(shù)據(jù)，其中14：14及14：17兩組氧含量0.23%及0.25%，對(duì)應(yīng)一氧化碳含量：102mg/m3及41mg/m3，可判定期間為停爐（實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為煙道內(nèi)殘余量，鍋爐停爐并未產(chǎn)生任何CO、SO2）;13：20及13：29兩組氧含量5.32%及16.31%，對(duì)應(yīng)一氧化碳含量：7 911mg/m3及2 370mg/m3，可判定期間為啟爐;7組數(shù)據(jù)：氧含量15.87%～21%，對(duì)應(yīng)的折算一氧化硫濃度數(shù)據(jù)：0～167mg/m3，為鍋爐正常運(yùn)行;13組氧含量：0.17%～5.32%，對(duì)應(yīng)一氧化碳含量：9 475～9 958mg/m3，為鍋爐運(yùn)行期間天然氣未完全燃燒工況，由天然氣（主要成分甲烷CH4）燃燒反應(yīng)式（Q為熱量）：

CH4+2O2=CO2+2H2O+Q1（完全燃燒） （2）

2CH4+3O2=2CO+42H2O+Q2（不完全燃燒） （3）

一氧化碳是天然氣不完全燃燒的中間產(chǎn)物，放熱量Q2

一氧化碳可繼續(xù)燃燒：2CO+O2=2CO2+Q3 （4）

完全燃燒與不完全燃燒熱量：Q1=Q2+Q3鍋爐煙氣含氧量低導(dǎo)致不完全燃燒，Q3熱量完全損失，產(chǎn)生CO、SO2污染物高排放。

3 煙氣含氧量數(shù)值優(yōu)化措施

通過(guò)對(duì)該鍋爐尾部煙道在線檢測(cè)及移動(dòng)煙氣檢測(cè)儀數(shù)據(jù)比對(duì)分析，煙氣含氧量低是鍋爐燃燒工況差的重要因素，要改善鍋爐燃燒工況，需提高煙氣含氧量，即適當(dāng)加大鍋爐風(fēng)機(jī)送風(fēng)量，根據(jù)鍋爐煙氣流程制定煙氣含氧量控制流程，如圖3所示。

空（氧）氣經(jīng)風(fēng)機(jī)在燃燒器與天然氣混合點(diǎn)火噴入鍋爐爐膛燃燒，形成高溫?zé)煔饨?jīng)水冷壁、對(duì)流管充分換熱后進(jìn)入尾部煙道、煙囪排放到大氣;在尾部煙道安裝在線檢測(cè)系統(tǒng)，煙氣成分，含量經(jīng)傳感器到鍋爐控制系統(tǒng)，設(shè)定優(yōu)化給氧量參數(shù)，由風(fēng)機(jī)變頻器調(diào)控風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速或風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)風(fēng)閥開(kāi)度，煙氣含氧量控制方案，如圖4所示：

因鍋爐負(fù)荷、送風(fēng)量、煙氣含氧量不是線性的，其函數(shù)關(guān)系異常復(fù)雜，可用比例漸進(jìn)法在燃燒器控制板調(diào)增鍋爐風(fēng)機(jī)送風(fēng)量，送風(fēng)量調(diào)增量須使尾部煙氣檢測(cè)含氧量達(dá)到15%～20%為確定值，超過(guò)20%則過(guò)氧燃燒，鍋爐熱效率反降低;按此規(guī)律，調(diào)整數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

調(diào)整參數(shù)后，鍋爐尾部煙道在線檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)截屏，如圖5所示。

從數(shù)據(jù)看，二氧化硫折算濃度在30mg/m3以下，遠(yuǎn)低于表1數(shù)據(jù)，鍋爐燃燒工況也大有改善。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鍋爐尾部煙氣檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，可發(fā)現(xiàn)鍋爐燃燒工況的癥結(jié)所在，有針對(duì)性地調(diào)整優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能、降耗、減排效果。二氧化硫含量是通過(guò)煙氣含氧量的換算數(shù)據(jù)，在鍋爐停爐或運(yùn)行點(diǎn)火期間，二氧化硫折算數(shù)據(jù)是不實(shí)的，停爐期間鍋爐不產(chǎn)生二氧化硫，是0排放。有必要在尾部煙氣檢測(cè)中增加一氧化碳檢測(cè)參量，可很直觀地判斷鍋爐燃料是否完全燃燒，也可將該參量加入鍋爐燃燒控制參數(shù)，優(yōu)化燃燒控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 固定污染源煙氣（SO2，NOX，顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：HJ 75—2017[S].