浅谈低氮燃烧器在75t/h燃气锅炉的应用

摘 要：氮氧化物是烟气排放造成大气污染的主要污染物之一，最新NOx排放标准已降至100 mg/Nm3，我公司两台75t/h燃气锅炉为实现烟气达标排放，采用低氮燃烧器工艺进行锅炉烟气脱硝。本文结合低氮燃烧器的工作原理，进一步介绍调整方法，实现降低烟气NOx的目的。

关键词：NOx、燃烧器、污染物、锅炉、烟气

1 目的

根据国家环保部相关规定，现有企业自2017年7月1日起，其大气污染物排放控制按新标准执行，我车间锅炉执行《火电厂大气污染物排放标准》，锅炉烟气氮氧化物NOx排放标准为200mg/Nm3，特别保护措施地区氮氧化物排放限值为100 mg/Nm3。现场检测表明，我公司动力锅炉烟气氮氧化物含量超出此限制，故需要进行低氮燃烧治理。

2 概述

燃烧器为LTG167-F型低NOx气体燃烧器，用于满足车间1#、2#中压蒸汽锅炉气体燃料燃烧及满足锅炉负荷需要。

单台锅炉由四台燃烧器组成，均布置在锅炉前墙，上下两层各布置两台。每个燃烧器设计有不同喷孔直径和喷射角度的燃气喷孔，同时分为内外两圈燃气喷头，使气体燃料从喷嘴喷出后，与从燃烧器衬里内部及外部环隙进入的助燃旋流空气一起，组织起良好的分级燃烧工况，火焰呈花瓣形，达到燃烧强度高，NOx排放低的目的。

燃烧器靠近中部设置有高能点火枪，通过点火燃气和点火空气的设置，以保证锅炉安全可靠点火和运行。

3 原理

NOx包括热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。热力型NOx，主要为燃料燃烧产生的高温（1500℃以上），将空气中N氧化为NOx，其排放量受燃烧温度、氧气浓度和停留时间影响。由于热力型NOx排放量受燃料成分、燃烧温度、氧气浓度和停留时间影响：当燃烧温度低于1500℃时，几乎监测不到NOx生成；当燃烧温度高于1500℃时，NOx生成速率按指数倍迅速增加；氧气浓度越高，燃烧温度越高，NOx生成量越大；燃烧时间愈长，NOx生成量越大。

目前针对氮氧化物的控制技术可以分为两种：一是炉内燃烧法控制NOx技术；二是燃烧后烟气处理技术。

炉内燃烧法控制NOx是主要是基于燃料型NOx和少量热力型NOx生成机理及其影响因素，采用调整燃烧参数的方法来降低NOx排放，在实际应用过程中具有设备初投资或改造成本小、运行费用低的特点，因而在技术可行条件下得到大规模的利用，主要包括低NOx燃烧器、空气分级燃烧技术、燃料分级技术、再循环烟气技术。

采用LNB（低NOx燃烧器）可降低NOx排放40%～ 65%。

①低过剩空气系数：一般可降低15%～20%；②燃尽风OFA燃烧：一般可降低60%～70%；③烟气再循环燃烧：一般可降低25%左右；④燃料分级或再燃烧技术：一般可降低50%左右。

根据氮氧化物排放要求，结合燃料组分特点，我公司采用低氮燃烧器替换已有燃烧器的方式，并结合烟气再循环燃烧，来实现车间锅炉氮氧化物排放要求。

4 结果

结合两台75t/h锅炉运行过程，对影响炉膛出口NOx的因素及低氮燃烧器相应调整措施进行总结如下：①锅炉烟气含氧量：当含氧量由3%至6%呈上升趋势时，炉膛出口NOx数值随之升高，氧含量高于6%且继续上升时，NOx升高速率变快，低于3%且继续下降时，NOx数值略有上升；结合生产情况总结得出，锅炉负荷在30t/h以下、含氧量控制在4%-5%左右，锅炉负荷30t/h以上或满负荷运行、含氧量控制在3%-4%左右，炉膛出口NOx数值较低；②再循环风机循环量：在锅炉为满负荷75t/h时，并将送风机风量恒定，调整烟气再循环风机不同档板开度，对降低炉膛出口NOx含量有显著效果，当再循环风机档板开度在40%-60%期间，NOx数值降低25%-30%。

针对上述数据，主要对NOx排放指标进行分析，其它指标变化情况主要取决于锅炉燃料变化，在此不做说明。

5 效益

我车间锅炉改造前氮氧化物排放283.8mg/Nm3，改造后加热炉氮氧化物值小于100mg/Nm3，折算到年减排量为：（283.8-85）/1000000×40000×8400×2=133593kg/年=133.6吨/年

从上述结果中可以看出，通过对锅炉燃烧器进行改造后，每年氮氧化物排放量可以减少133.6吨，按照现行大气污染物排污费为0.6元/kg计算，锅炉燃烧器进行改造后，每年公司少缴氮氧化物排污费为8萬元。既符合国家对氮氧化物排放量新规定，减少环境污染，同时也降低企业经营成本，提高企业经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]姚强.燃烧学导论[M].北京：清华大学出版社，2009.

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