[方案]燃气锅炉低氮改造后常见问题及解决方案

江南

燃气锅炉超低氮燃烧系统应用常见问题及解决措施方案

【摘要】本文从当前锅炉大气污染控制的现状出发，针对燃气锅炉低氮燃烧器结合烟气再循环技术在500台锅炉实际应用过程中出现的常见问题进行总结，提出了优化低氮燃烧系统的解决方案及措施，以推动我国燃气锅炉低氮燃烧技术推广应用。
【关键词】燃气锅炉；超低氮；烟气再循环；低氮改造
背景：
   

北京市《锅炉大气污染物排放标准》要求，自2017年4月1日起，北京市新建燃气锅炉的氮氧化合物排放标准限值为80mg/m。为了标准的落实，北京市通过以奖代补办法鼓励锅炉业主单位对在用燃气（油）实施低氮改造，分为30mg/m和80mg/m两种改造标准，并鼓励一步到位改造为30mg/m超低氮排放标准。

    成都市，2020年成都市发布《锅炉大气污染物排放标准（DB51 2672-2020）》其中要求将17年发布的关于氮氧化合物排放浓度从150mg/m标准将为30mg/m的标准。
重庆市，2021年整个重庆行政区域均实行锅炉氮氧化合物排放浓度低于50mg/m的标准。
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    随着，国家对于大气污染、环境污染、双碳政策的进一步落实，锅炉高污染排放也将陆续得到监管。
     锅炉改造技术路线
    目前，超低氮燃烧的技术路线主要分两大类：

    ①预混燃烧技术

    ②扩散燃烧技术；其中扩散燃烧技术又分分级燃烧、烟气再循环（FGR）、烟气内循环（FIR）等技术及其结合。
    其中预混燃烧技术适用于锅炉吨位较小（北京市场质量监督管理局建议不超过7mw约等于10吨及以下锅炉），且该技术运行成本较高、现场环境空气质量度要求较高，因此应用范围受限。

    而单一采用分级燃烧、烟气再循环（FGR）或者烟气内循环（FIR）中的一种技术很难实现氮氧化合物排放低于30mg/m的标准。只有通过两者结合运用才能达到标准。

    从应用广泛性角度考虑，本文针对成都奥源热能科技有限公司所改造的500余台烟气再循环（FGR）技术的低氮燃烧系统实际改造过程中出现的常见问题进行总结，并提出了相应的解决方案和措施。

锅炉改造中常见问题

通过应用发现，在实际使用过程中燃气锅炉超低氮燃烧技术存在一定的适用性问题，阻碍这超低氮燃烧技术的推广应用，常见的问题如下。


1、烟道振动或噪音

    针对FGR型低氮燃烧技术，通常需要调节新风、燃气、烟气的不同比例，以此来实现控制火焰中心温度，降低氮氧化合物的产生的目的。
    其中烟气混合量、回烟管压力等均可影响炉膛内火焰燃烧的稳定性，如果控制不当，将可能产生烟道振动及噪音问题。


2、燃烧器带冷凝水

    众所周知，天然气燃烧后的产物之一就是水，通常以水蒸气的状态存在于高温烟气中。在烟气再循环环保型低氮燃烧技术中，部分烟气从烟道上链接的烟气再循环管，重新回到燃烧器，与新风系统空气混合参与燃烧。高温烟气在回烟管内温度逐步降低，当温度降至露点时就会有冷凝水析出。
    此外，当冬季锅炉房的新风温度相对较低，回流的烟气与新风混合，可能瞬间降低至露点温度以下，形成冷凝水。如果不加以处理，冷凝水将对锅炉房环境造成污染。烟气中形成的冷凝水一般都是呈酸性，如果进入燃烧机内部或者头部，将对设备造成腐蚀。如果冷凝水与电气元件接触还有可能造成设备短路等危害。


3、排烟温度升高

    针对FGR低氮型燃烧技术，因烟气重新参与燃烧，烟气与新空气混合后的助燃风中含氧量比纯新风低，同样在锅炉额定负荷的燃气流量情况下，改造后需要更大体积的助燃风进行匹配。与锅炉本体受热面的烟气流速设计工况相比，低氮燃烧改造后，烟气流速增大，容易导致原锅炉换热效率低，热效率降低，能耗升高，排烟温度升高等问题。


4、耗电量增加

    如上所诉，在锅炉额定负荷的燃气流量情况下，燃烧需要更大体积的助燃风，生成的烟气量也应相应增大，必然造成锅炉及其烟道内烟气阻力增大；同时，风机需要较大的压头以保证助燃风有较高的流速，以在燃烧器头部形成卷吸。
    因此，FGR低氮燃烧锅炉比常规的燃烧器风机选型功率更大，运行期间更耗电。

上述问题解决方案及措施

01 解决烟道振动或者噪音问题

①、控制回烟量

    FGR低氮燃烧技术，就是通过控制回烟量、新风、燃气的比例来实现降低氮氧化合物的目的，其中最重要的是控制回烟量的比例，经过实验研究发现，不同尺寸的炉膛，不同品牌的燃烧器，其回烟量的控制比例不尽相同，一般控制在30%以内，回烟比例过高会导致火焰的不稳定、噪音、振动等问题。
    回烟量过低可能无法降低氮氧化合物的排放浓度，因此，需要设计人员进行合理的配置。

②、采用F型烟气再循环管道

    回烟管内烟气的流速大小、压力波动、温度高低等，对火焰燃烧稳定性都有影响。对于加装烟气余热回收装置的管道，为了更好的控制回烟管内烟气的技术参数，可将取烟点设在烟气余热回收装置前后两侧各一点，汇合后再送入燃烧机。回烟管在F型链接方式，可以灵活的配置进入余热回收装置前后的烟气比例，达到调节回烟所需的的状态参数，使火焰燃烧更加稳定、减少噪音、振动问题。


02 解决燃烧器带冷凝水问题

①回烟管设置坡度及排水管。

②设置专用冷凝水去除装置

③提高助燃风温度

03 解决排烟温度升高问题

①控制燃烧负荷

②加装烟气余热回收装置

04 降低耗电量

风机加装变频器-降低运行耗电量。
注：本文由于字数篇幅有限，具体的技术方案和解决方案请参考下方说明，谢谢

结束语：
本文由西南地区锅炉低氮/节能改造厂家-成都奥源热能科技有限公司提供文案以及技术内容，欢迎各厂家投稿。
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