韩丛韦
中国航发北京航空材料研究院 北京 100095
中文摘要：以一台实际锅炉改造案例为出发点，对燃气锅炉低氮改造过程中可能出现的各种问题，比如风量变化对锅炉的影响、烟气回流口的选择、低氮改造对锅炉出力等方面的影响。
关键词：低氮改造、锅炉出力、取风口、烟气回流
引言：
近年来，北京一直大力推进空气污染的治理相关工作，通过前期的锅炉煤改气等措施，大大降低二氧化硫以及粉尘的排放，但是氮氧化物仍然有减排的空间，2015年北京市发布DB11/139-2015《锅炉大气污染物排放标准》，文中明确规定，2017年4月1日后，在用锅炉氮氧化物排放浓度限值为80毫克/立方米，新建燃气锅炉氮氧化物排放不应超过30毫克/立方米。2018年北京市发布《北京市海淀区环境保护局关于加强重点排污单位自动监控建设工作的通知》，通知要求所有排污单位均需于2018年12月31日前完成自动监控设施的安装。
改造锅炉型号为WNS14-1.25/115/70-QT，供热量每小时14MW，额定工作压力1.25Mpa，燃料为天然气。锅炉在75%耗气量运行条件下，经过手持氮氧化物检测仪监测，平均排放浓度为94毫克/立方米，超过了北京市的排放限值，在这种大背景下，对该台燃气锅炉的低氮改造。经过初步的走访调研，结合锅炉的基本情况，改造采取的是更换低氮燃烧机以及FGR（烟气回流技术），即在尾部烟道抽取尾部10-30%烟气与供给燃气使用的空气混合，经燃烧器送入炉中燃烧，可通过控制火焰温度降低燃烧温度和氧浓度，从而大大降低NOx等有害物质排放。在改造过程中出现了一些列的问题，现在进行详细阐述。
正文：
一、取风口的选择
该锅炉尾部烟道装有一级节能器，节能器用尾部烟道的余温初步加热锅炉给水，也就是燃煤锅炉的省煤器。通过节能器后，烟气温度从115℃降到85℃。烟气回流技术从节能器前还是节能器后抽取烟气，相关人员参考了多个锅炉房后，决定从节能器前进行抽取烟气。因为烟气温度低容易产生冷凝水，如果冷凝水进入烟道不仅容易引发震动而且容易腐蚀烟道，同时可能会影响燃烧机的运行。为了安全起见，高温烟气管道必须进行保温隔热处理。
二、风量的变化引发的异常
FGR技术通过抽取尾部烟道的烟气进入锅炉炉膛，降低了炉膛中心火焰的温度，从而抑制了氮氧化物的排放。另一方便，抽取的这部分烟气并不参与燃烧，如果在锅炉正常运行空气过量系数以及锅炉耗气量均不变的情况下，就需要加大燃烧机配套风机的功率，我单位的风机功率从55KW增加到75KW，风量通过测量由改造前1.45万立方米/小时增加到1.82万立方米/小时，增加了大约26%。在2019-2020供暖季初期，供暖负荷较小，烟道排气总量也小，送风量的增加并没有引起锅炉运行异常情况，但是进入严寒期后，锅炉高负荷运行，增加的这部分排气量直接导致了尾部烟道产生了剧烈的震动，最终烟道开裂（见附图），锅炉废气在锅炉房泄漏，烟气中残留的一氧化碳等气体导致锅炉房内部的各可燃气体报警器响个不停，严重影响了锅炉的日常运行。这是改造前没有想到的，后期不得不再次对风道进行维修加固。
三、对锅炉出力的影响
燃气锅炉的出力是锅炉本体以及锅炉冷凝器吸收的燃料的热量之和，是锅炉日常运行的重要指标。计算公式如下：
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式中:
K—比例系数为一个定值；
G—热水锅炉的循环水量
--锅炉出水焓值
--锅炉进水焓值
从这个公式中可以看住，锅炉的出力仅仅和这四个因素有关，从纯理论分析角度来看，锅炉的循环量仅仅与锅炉内部管道阻力以及循环水泵的参数有关，这些设备与改造均没有关系，而锅炉的进出水的焓值仅仅取决于进出口水的温度，目前未发现而锅炉的FGR改造与这两个温度之间存在的关系，根据实际测定，锅炉的理论耗气量也与改造前一直，因此FGR技术改造并不会对锅炉的出力造成显著影响。
结束语：
本文通过对特定型号锅炉的改造所产生的实际问题以及改造后对运行的影响进行阐述，通过理论分析计算，得出锅炉FGR技术改造对锅炉出力没有影响。
参考文献：
DB11/139-2015《锅炉大气污染物排放标准》
李东屹，郑桂红，许崇涛，张宝祥FGR技术对燃气工业锅炉额定出力以及热效率的影响分析。机械设计和制造工程，2020年（5），122-123。