摘要：某研究所燃气锅炉烟气氮氧化物含量为90mg/m³，按照陕西省、西安市有关环保标准要求，氮氧化物含量应不高于80mg/m³。通过此次降氮改造，使氮氧化物含量控制在50mg/m³以下，不仅符合当地现行环保标准要求，并考虑了后期环保标准可能进一步提升的因素，改造效果良好，达到了预期目标。
关键词：燃气锅炉；降氮；改造
1 概述
某研究所于2015年建成投用三台某锅炉有限公司生产的WNS15-1.25-Q(LN)型冷凝式燃气蒸汽锅炉(内部编号3#、4#、5#锅炉)，主要为办公区冬季供暖、夏季溴化锂中央空调制冷提供蒸汽热源。
2 存在问题
某研究所燃气锅炉主要存在问题是氮氧化物排放不符合陕西省、西安市有关规定。按照《西安市环境保护局西安市质量技术监督局关于规范燃气锅炉低氮改造工作的通知》(市环发[2017]114号)，以及陕西省《锅炉大气污染物排放标准》(DB61/1226-2018)规定：2017年5月22日前建成投产的天然气锅炉，锅炉氮氧化物排放浓度限值为80mg/m³，某研究所燃气锅炉氮氧化物排放浓度检测值为90mg/m³，因此需进行降氮改造。
3 方案设计技术标准
4 降氮工艺选择
对于小型燃气锅炉降氮改造，目前比较成熟的技术有：分级燃烧、预混燃烧、烟再循环(内部或外部)等。根据西安市(市环发[2017]114号文)有关规范燃气锅炉低氮改造工作的规定，对于在用锅炉：额定供热量7.0MW(额定蒸发量10t/h)及以上的锅炉不建议采用预混燃烧的改造方式；中心回燃锅炉不建议采用更换燃烧器的改造方式；不建议采用直接改造燃烧器的改造方式。经勘察调研同类锅炉降氮改造案例，结合自身在用锅炉炉膛和尾部受热面、燃烧器、鼓风机等方面的技术参数条件，本次改造选用烟气外循环技术。
5. 改造方案
5.1 继续使用原有燃烧器，增加烟气外循环)，从而达到降低锅炉烟气氮氧化物含量的目的。每台锅炉增加一套烟气外循环系统，主要包括循环烟气风机(高温型)、控制柜、循环烟道、电动调节阀、线缆\桥架等，同时配装总电源柜一台。
改造后烟风流程：锅炉节能器顶部开孔接出DN300循环烟道--烟气循环风机--DN300循环烟道(安装电动调节阀)--锅炉尾部原地埋矩形钢质风道开孔接入DN300循环烟道--烟风混合(原地埋风道)--燃烧器--炉膛\管束--节能器--冷凝器--烟道--烟囱--排放。
5.2 烟气冷凝水排放
在每台锅炉前部地埋风道的低点，以及每台循环烟气风机进口烟道地点安装不锈钢管排水管，管道引至室外新建集水井。集水井内安装不锈钢污水泵，管道引至室外原有污水检查井。配套污水泵控制箱、液位传感器、阀门、线缆等。
5.3 电气控制方案
循环烟气风机手\自动变频控制，以锅炉满负荷燃烧、电调阀最大开度、烟气氮氧化物含量小于50mg/m³为基准，手动调节匹配风机频率且设为定值。升级燃烧器控制程序，接入电调阀控制，实现电调阀开度与锅炉燃烧负荷的联锁控制。污水泵手\自动控制，自动运行联锁信号取自设于新建集水井的液位传感器，高液位启泵、低液位停泵。
5.4烟气再循环
这是一种能够有效抑制氮氧化物排放的技术措施，烟气再循环的技术原理如下:在燃气锅炉的空气预热器前，将部分温度较低的烟气抽取出来，可将这部分烟气直接送入到炉膛内，也可与一次或是二次风进行混合后，再送入到炉膛内，由此不但能够使锅炉燃烧的温度大幅度降低，并且还能使氧气的浓度随之降低，氮氧化物的浓度显著降低。烟气再循环率是该方法中一个重要的技术指标，它是再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比。在实际应用中发现，当烟气再循环率为 15-20%时，能够使锅炉氮氧化物的排放浓度降低 25%左右。这种方法既可以单独用于燃气锅炉，也可与其它低氮燃烧技术配合使用。
5.5其他
循环烟道除锈刷漆后采用100mm厚岩棉管壳保温，0.5mm厚不锈钢板保护层。型钢支架除锈后刷防锈漆两遍、面漆两遍。设备基础、集水井、管道沟槽、过墙洞、墙地面等土建施工，结合现场按照有关标准规范进行设计\施工。
6 改造效果
通过此次改造，使锅炉氮氧化物排放值控制在了50mg/m³以下，不仅符合现行环保标准要求，并考虑了后期环保标准可能进一步提升的因素，改造效果良好，达到了预期目标。
7 降氮技术的应用实例
7.1实例一
某研究所的燃气锅炉氮氧化物排放量较高，现场实测氮氧化物的排放量为 93．5-198．7mg/m 3 ，严重超出了国家现行规范标准的规定要求。为了解决这一问题，决定对锅炉进行低氮改造。出于降低改造难度的考虑，经过研究之后，决定采用更换低氮燃烧器的方法，具体的改造过程如下:新增分体燃烧器和烟气再循环系统，风管设置在省煤器之前，与鼓风机进口的混合箱进行连接，配置变频风机，并对负荷调节方式进行改进，采用电子比例调节，由此使得调节比可达到 1 ∶ 6 的水平，为运行管理工作的开展提供了便利条件。低氮改造完成后，在 75%负荷状态下，对锅炉的氮氧化物排放情况进行现场实测，检测结果显示，氮氧化物的排放浓度在 19-26mg/m 3 ，达到了国家现行规范标准的要求，此次改造取得良好的效果。
7.2实例二
某研究所的一台燃气锅炉采用的是三段燃烧器，炉膛的热负荷为 1．266MW/m 3 ，氮氧化物的排放量约为190mg/m 3 左右。为了降低氮氧化物的排放量，决定对锅炉进行低氮改造。由于该锅炉的本体完好，出于节约成本的考虑，在改造过程中，锅炉本体保持原样，将三段燃烧器换成低氮燃烧器。该燃烧器采用的是新型低氮燃烧头，利用分级燃烧技术，可以实现低氮燃烧。改造完毕后，经现场测试，锅炉氮氧化物的排放量从 190mg/m 3 ，降低到 50mg/m 3 。随着新型燃烧器的加入，使得锅炉的运行过程变得更加平稳，解决了频繁启停的问题，锅炉的运行安全性大幅度提升，运行成本随之降低，达到低氮排放和经济运行的目标。
结语
基于防腐高效烟气冷凝热能回收装置加热供暖回水和助燃空气的降氮提效方案，提高了锅炉系统热效率，有效解决了锅炉降氮改造中回流烟气冷凝腐蚀问题，改善了锅炉房内空气品质和安全运行环境。
参考文献
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论文作者:赵雷鸣
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第18期
论文发表时间:2019/11/8
标签：锅炉论文; 烟气论文; 氧化物论文; 燃烧器论文; 燃气锅炉论文; 西安市论文; 炉膛论文; 《工程管理前沿》2019年第18期论文;