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摘要：近年来，我国大气污染日趋严重，环保压力越来越大，随着“煤改气”的逐渐深入，焦作市逐步实行更严格的排放要求，由原来的氮氧化物排放≤150mg改为≤80mg或≤30mg，也就是所谓的气改气（超低氮排放≤30mg/m3）。本文以焦煤公司演马庄矿、九里山矿、古汉山矿和中马村矿为例，介绍了在实施“气化焦作”关停改造燃煤锅炉行动中如何拆除燃煤锅炉、改建燃气锅炉，并进行超低氮燃烧技术改造的应用研究及效果评价。
关键词：燃气锅炉；超低氮燃烧；氮氧化物；达标排放
随着环境形势的日益严峻，环保监管力度越来越大，污染物排放标准越来越严。某公司燃气锅炉低氮燃烧技术改造，安装了氮氧化物在线监测系统，实现了烟气二氧化硫、氮氧化物、烟尘全部达标排放。本文对燃气锅炉低氮燃烧技术改造进行应用研究。
1燃气锅炉简介
1.1概述
10号燃气锅炉型号为WNS10（6）-1.25-Y（Q），是一种全自动卧式、湿背式结构、内燃三回程燃气快装锅炉。锅炉用途为职工取暖。燃烧器采用意大利百得牌普通型燃烧器。燃气从燃烧器喷出，在炉胆内微正压燃烧，高温烟气在燃烬室转弯180°进入第二回程，再在前烟箱处转弯180°进入第三回程，最后由烟箱进入节能器后从烟囱排入大气。NOx排放浓度一般在100～140mg/m（折3算值），均值为120mg/m3，达不到焦作市大气污染防治攻坚战工作方案的NOx排放标准要求。
1.210t燃气锅炉主要技术参数
10t燃气锅炉各项主要技术参数如表1所示。
表1 10t燃气锅炉各项主要技术参数
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2低氮燃烧技术原理
低氮燃烧器-FGR烟气外循环燃烧技术，是将锅炉排烟的10%～25%经FGR烟管从锅炉排烟主管引回至锅炉前端，由燃烧器处进入，与空气混合后送至炉胆内助燃，降低助燃风中的氧含量，增大空气总量、降低反应区温度。燃气首先与氧气燃烧反应，剩余氧气才与氮气燃烧反应生成NOx，但是较低的反应区温度使得与氮气的反应变得非常缓慢，从而有效抑制NOx的生成，达到降低氮氧化物排放的目的。
3低氮燃烧技术改造方案
一是保证氮氧化物排放浓度≤30mg/m3，深入推进超低氮排放。近年来，我国多地实行了氮氧化物≤30mg的超低氮排放改造，如北京市（2016年）、郑州市（2017年）等。所以，为避免一改再改，必须实现一步到位，满足环保要求。
二是降低锅炉额定负荷至原负荷的75%，锅炉出力达到约5.6MW/h。由于使用烟气回流技术，参与燃烧的回流烟气含氧量低，降低了炉胆内的温度，使得锅炉出力和效率减少，负荷降低。
三是换装≤30mg/m3超低氮燃烧器。主要要求如下：设计结构合理，设备尺寸、各性能参数与现有锅炉相匹配；自动化程度高，实现燃气进气量随锅炉压力、温度自动调节，自动开启，全过程计算机监控，操控简单，维护与保养方便；企业信誉良好，产品质量有保障，售后服务有保障。
四是加装FGR烟气外循环装置。结合现场实际空间位置，选择合适的管路布置走向，不得影响锅炉的使用、维护、行人以及安全。五是控制柜控制部分稍作调整。
4超低氮燃烧器型号选择
选择意大利生产的利雅路超低氮（≤30mg）燃烧器，型号为RS1000/ EBLUFGR，主要技术参数如表2所示。
表2利雅路超低氮燃烧器主要技术参数
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5低氮燃烧器-FGR烟气外循环燃烧技术特点
一是燃烧头设计独特，高速喷出的气流在燃烧室内形成烟气内循环，使得烟气部分回流到火焰根部，从而降低火焰中的氧浓度，减缓燃烧速度，最终降低火焰温度。二是空气和燃气的分级燃烧，采用烟气再循环技术，大大降低NOx的排放，NOx可低于30mg/m3。三是旋流稳火技术独特，保证FGR大幅度开度时火焰稳定不熄灭。四是采用SIEMENS燃烧管理系统对燃烧器和炉膛进行安全管理监控，实现燃料系统自动检漏、炉膛前、后吹扫、自动点火和程序启停、熄火保护、低气压保护、安全联锁保护及燃烧、负荷调节等安全控制技术目标。
6改造注意事项
人们要根据现场实际情况，结合燃烧器的外形尺寸，合理布置烟气管道、燃气管道及风道（分体机）的走向。燃烧器的安装方式（横向或竖直方向），要按照根据燃烧器中心高度和锅炉炉膛中心高度确定。为尽量减少烟道内的冷凝水回流燃烧器内部，烟气循环管道（FGR）的取口及管道的安装需要注意以下事项：循环烟气取口处烟气温度推荐150～200℃，不宜过高或过低，一般在主排烟管道、冷凝器与节能器之前；为避免冷凝水回流，烟气取口应尽量避开水平排烟管道的底部，烟气管道两端的相对低点均需要设置冷凝水排放口，冷凝水排放口建议做成水封式；烟气管道需要保温处理；烟气管道口径需要大于燃烧器烟气蝶阀口径；烟气入口管道做45°切口处理，开口朝朝烟气源头的方向（与烟气流向相反）。
7结语
经过低氮燃烧技术改造，燃气锅炉NOx排放浓度达到了设计（超低氮排放≤30mg/m3）要求，实现了达标排放。每台锅炉氮氧化物年排放量可减少3.2t，减缴排污费4万元。经济效益、环境效益明显。矿区各单位用实际行动践行习近平生态文明思想，努力打造绿色生态环保矿山，提高了环境保护监管水平，改善了矿区大气生态环境，为矿区的生态文明建设和可持续发展积累了宝贵的经验，值得借鉴与推广。
参考文献
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