75t/h中壓燃?xì)忮仩t低氮燃燒器改造效果分析

白發(fā)強(qiáng)

摘 要：永坪煉油廠動(dòng)力車間動(dòng)力站75t/h中壓燃?xì)忮仩t在燃燒器改造前NOx排放濃度約為210mg/m3-240mg/m3，通過采用更換新型燃燒器以及煙氣再循環(huán)技術(shù)對鍋爐進(jìn)行了低氮改造。改造后通過對煙氣測驗(yàn)表明，在鍋爐在最佳運(yùn)行狀態(tài)下，NOx排放濃度可控制在40mg/m3-60mg/m3之間，與改造之前相比，NOx排放濃度平均降幅約為78%，低氮改造效果非常明顯，煙氣排放達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：燃?xì)忮仩t;低氮燃燒;鍋爐改造

當(dāng)前能源環(huán)境新形勢下，對燃?xì)忮仩tNOx的排放要求越來越嚴(yán)格，在陜西省發(fā)布的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB61/1226-2018）中對陜北地區(qū)的排放標(biāo)準(zhǔn)將于2020年4月1日起執(zhí)行，燃?xì)忮仩tNOx排放量的要求的極限為80mg/m3，在這種形勢下，鍋爐低氮改造勢在必行。目前某廠75t/h中壓燃?xì)忮仩t在燃燒器改造已經(jīng)完成安裝調(diào)試，拆除舊的燃燒器，采用W-SCNG20-AB低氮燃燒器以及煙氣再循環(huán)技術(shù)（FGR），在不影響鍋爐正常運(yùn)行的情況下，降低煙氣中NOx的含量，使排放達(dá)標(biāo)。

1 鍋爐基本概況

動(dòng)力站安裝一臺HGG-75/3.82-Q1型中溫中壓燃油燃?xì)忮仩t，由哈爾濱哈鍋鍋爐工程技術(shù)有限公司制造。該鍋爐為負(fù)壓運(yùn)行的自然循環(huán)鍋爐。鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是單鍋筒，集中下水管和分散受熱下水管相結(jié)合，全部臥式水冷壁，過熱器水平布置，臥式管式空氣預(yù)熱器，固定方式自承式結(jié)構(gòu)，用鋼筋混凝土柱基礎(chǔ)支撐整個(gè)鍋爐荷載。該鍋爐是露天式布置，鍋爐用水為除鹽水站供給的除鹽水，鍋爐自產(chǎn)60t/h蒸汽，外來中壓飽和蒸汽15t/h，所產(chǎn)蒸汽主要供給汽輪機(jī)和全廠蒸汽管網(wǎng)。燃料主要為干氣，更換低氮燃燒器4臺，直流式四角布置。原設(shè)計(jì)只有1臺引風(fēng)機(jī)和一臺鼓風(fēng)機(jī)，此次改造新增1臺煙氣循環(huán)風(fēng)機(jī)。鍋爐原設(shè)計(jì)的主要參數(shù)沒有變化，具體如下表：

2 鍋爐工藝原理

燃料在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱能，通過熱傳遞使在鍋爐內(nèi)的水加熱汽化產(chǎn)生飽和蒸汽，在通過過熱器加熱使之變成中壓過熱蒸汽，在通過集箱送至蒸汽管網(wǎng)，蒸汽的壓力為3.82MPa，溫度為450℃。

3 低氮燃燒器加煙氣再循環(huán)技術(shù)（FGR）工藝原理

3.1 燃料分級

根據(jù)低氮燃燒原理，在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi、未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C以及CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生NO的還原反應(yīng)，反應(yīng)式為：

4NO+CH4=2N2+CO2+2H2O

2NO+2CnHm+（2n+m/2-1）O2=N2+2nCO2+mH2O

2NO+2CO=N2+2CO2

2NO+2C=N2+2CO

2NO+2H2=N2+2H2O

利用這一原理，將燃料深度分為兩級。第一級燃料噴入主燃燒區(qū)，利用過量的助燃空氣，將主燃燒區(qū)域平均溫度控制在1200度以下，嚴(yán)格控制熱力型NOx的生成量。第二級燃料從主燃燒區(qū)域的外圍噴射進(jìn)入主燃燒區(qū)域的中后部，形成二級燃燒區(qū)。在二級燃燒區(qū)域，二級燃料與氧濃度低于12%的煙氣混合燃燒，相對高濃度的CHi和CO對主燃燒區(qū)生成的微量NOx進(jìn)行還原反映，可使NOx的排放濃度進(jìn)一步降低。

3.2 煙氣內(nèi)循環(huán)

第一級燃料超音速引射內(nèi)循環(huán)煙氣，通過煙氣導(dǎo)流管混入助燃空氣，降低助燃空氣的氧濃度，并降低主燃燒區(qū)區(qū)域的溫度;第一級燃料在和助燃空氣混合之前已經(jīng)預(yù)先與內(nèi)循環(huán)煙氣混合，形成低熱值的調(diào)質(zhì)燃料氣，降低了主燃燒區(qū)域的碳?xì)潆x子團(tuán)濃度，同時(shí)起到了減少熱力型NOx和快速型NOx的效果;燃燒器高強(qiáng)度旋流噴口引射煙氣產(chǎn)生內(nèi)循環(huán)，降低助燃風(fēng)的氧濃度，同時(shí)將第二級燃料調(diào)質(zhì)為低熱值燃料氣，進(jìn)一步減少熱力型NOx和快速型NOx。

3.3 分級送風(fēng)

將助燃空氣分兩級送入燃燒區(qū)域。部分第一級燃料與一級助燃空氣旋流混合，形成中心回流區(qū)，穩(wěn)定燃燒。部分第一級燃料與二級助燃空氣順流旋向布置，形成主燃燒區(qū)，主燃燒區(qū)富余大量助燃空氣，從而降低主燃燒區(qū)域的溫度。二級助燃空氣旋流布置，調(diào)整并約束火焰的主體結(jié)構(gòu)尺寸，使其與爐膛尺寸相匹配。

3.4 煙氣外循環(huán)

將鍋爐尾部煙氣利用煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)抽吸送入燃燒器風(fēng)箱，在燃燒器風(fēng)箱內(nèi)與助燃空氣充分混合，降低助燃空氣的氧濃度。另外外循環(huán)的煙氣進(jìn)入燃燒區(qū)，能夠顯著降低火焰溫度、燃燒區(qū)的燃料濃度和氧氣濃度，從而顯著減少熱力型NOx和快速性NOx的生成。通過以上4中低氮技術(shù)的融合，使煙氣中的NOx含量低于80mg/m3。

4 改造后的效果

通過這次低氮燃燒器的改造和煙氣再循環(huán)技術(shù)的投用，經(jīng)過調(diào)試合格后，鍋爐投入正常運(yùn)行，經(jīng)檢測鍋爐的NOx的排放值有原來的210mg/m3-240mg/m3降至40mg/m3-60mg/m3，達(dá)到了排放要求。

綜上所述，動(dòng)力站鍋爐煙氣在鍋爐負(fù)荷為30%以上時(shí)NOx含量是在排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的，達(dá)到了此次低氮燃燒改造的目的，同時(shí)鍋爐的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)沒有發(fā)生變化，但是還有以下幾點(diǎn)不足需要改進(jìn)：①由于干氣的成分不穩(wěn)定，導(dǎo)致煙氣中NOx含量波動(dòng)。解決辦法：在實(shí)際操作中，根據(jù)每天干氣的檢測報(bào)告，對煙氣進(jìn)行在線分析，從新調(diào)整風(fēng)燃比，使NOx含量達(dá)標(biāo);②鼓風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)精度不高，導(dǎo)致氧含量不穩(wěn)定。解決辦法：建議更換新的閥門。

參考文獻(xiàn)：

[1]董計(jì)鑫.鍋爐低氮燃燒技術(shù)分析及應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2016.