乌鲁木齐热力工程设计研究院有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830001
摘要：锅炉的污染物中，氮氧化物排放量对大气的影响最大。也因此，国家及地方性锅炉污染物排放标准对该指标的控制最为严格。当锅炉燃烧器燃烧后的废气排放无法满足国家制定的污染物排放最新标准就需要进行低氮燃烧改造。目前主要是燃气锅炉燃烧器改造，燃气锅炉低氮改造技术应用时间较短，众多应用技术的适用范围和工程经验都在摸索、优化中，面对国内纷繁复杂的应用环境，进行低氮改造的锅炉房难免出现多种问题。
关键词：燃气锅炉；低氮改造；存在问题；
1 燃气锅炉改造技术
现有燃气锅炉低氮排放改造方式包括更换低氮燃烧器或整体更换锅炉，其中更换低氮燃烧器指采用全预混燃烧器或者采用分级燃烧加烟气再循环装置。使用单位要根据炉膛、锅炉蒸吨和安全质量等情况选择合适改造方式，20蒸吨/小时以上燃气锅炉不建议采用全预混燃烧器。
基本技术路线:一是保留原有锅炉本体，只更换低氮燃烧器;二是锅炉与燃烧器进行整体更新。鉴于老旧燃烧器的燃烧结构不能与低氮燃烧技术相匹配，通常，不建议再利用燃烧机自身结构进行改造。承压锅炉低氮改造一般优先选择分级燃烧结合烟气再循环(简称FGR)相结合的燃烧器。
1.1 更换燃烧器
对于投入使用时间较短，经过检查锅炉的受热面积满足只更换燃烧器的改造要求的，锅炉可只更换燃烧器。以某宾馆蒸汽锅炉为例，更换燃烧器首先要考虑的是燃烧器的型号，首先测量锅炉的受热面就是测量炉膛直径和深度，看燃烧器的型号是否与锅炉相匹配，再了解锅炉的背压，以便确定选择哪种燃烧技术。
为了选择合适的锅炉燃烧器，我们对市场的燃烧器进行了调查。对于蒸汽锅炉可以优先选择分级燃烧与烟气循环相结合的燃烧器。更换后的新型低氮燃烧器采用电子比例调节控制的，以使风气更加精准并且可以提高燃烧效率，这样既可以降低NOx的排放量，也可降低改造成本。
分级燃烧的燃烧器是将燃料和空气分级送入炉内。燃料分级是将大部分的燃料送入主燃烧区内，将生成的NOx还原成N2。燃料的燃烧需要空气，空气分级就是将燃料燃烧所需要的空气分阶段的送入炉内。分级燃烧可以使得燃料充分燃烧，能够降低成本，并且采用分级燃烧可以减少60%左右的NOx的排放，降低NOx的生成量。
1.2 燃烧机预混
预混燃烧可以通过预混氧化剂的含量预测燃料能否完全燃烧。预混燃烧就是在燃烧前将燃料和氧气充分混合，使得燃烧温度升高、增大燃烧强度，通过控制燃料和氧气的比例可以有效控制燃烧温度，从而控制热力型NOx的产生。
相比较于非预混燃烧而言，预混燃烧能够减少85%左右的NOx的生成。但是预混燃烧的可燃性高导致火焰稳定性差，无法很好的控制回火现象，这样不仅会影响燃烧机的使用寿命甚至会给燃烧机造成严重后果。
1.3 整体更换锅炉
对于锅炉使用时间过长，不适合只更换燃烧器时，我们就要整体更换锅炉加燃烧器，这时除了考虑燃烧器的功能之外还要考虑经济性和可靠性等因素，充分考虑改造技术和改造成本，设计合理的改造方案。在更换锅炉时，我们最好采用与之前同等规模的置换模式，这种方法可以降低改动成本，降低难度缩短工期
2燃气锅炉低氮改造中存在的问题
2.1个别燃烧器无型式试验证书
在一个燃烧器投入使用的过程中需要首先取得型式试验证书和报告，单位在构建燃气锅炉的过程中也需要购买具有合格的试验证书的燃烧器，以此来保证锅炉的建设质量。但是，当前的建设单位对燃烧器这一设备没有引起足够的重视而且国内针对燃烧器型式试验的单位较少，试验的进度远远赶不上产生新的燃烧器的速度。这就使得很多燃烧器代理商存在大量的货物积压，如果一些代理商不负责任，那么会将这些积压物品卖给单位使用，这些燃烧器往往没有进行正式的试验，没有取得合格的证书和报告。
2.2单位技术人员能力不达标
在燃气锅炉低氮改造的过程中最容易发生的一些安全事故就是炉胆燃爆，这一安全事故的发生会给单位以及从业人员都带来很大的损失。对此，为了能够让燃气锅炉正常运行，在运行过程中需要做好燃烧器的安装、调试和维修工作。但是，当前单位针对这一方面的技术人员能力都比较欠缺，在实际工作过程中不能够准确按照行业要求进行，从业资质较低。但是，针对燃烧器的安装、调试工作专业技术性比较强，从业人员技术水平不过关，降低燃烧器的运行质量。而且当前对于燃气锅炉低氮改造这一行业涌现了许多公司，在公司刚刚起步时，需要大量的技术人员，为了能够让这些技术人员上岗工作，公司就会降低对员工的培训标准，经过简单的培训就可以开始工作。这就使得从业人员水平参差不齐，工作责任心也存在较大的问题，会给燃气锅炉的低氮改造带来很大的安全隐患。
3常见故障原因分析及应对措施
3.1锅炉出力降低
为了保证氮氧化物排放达标，需要降低炉膛内火焰的平均温度，防止出现高温区。这就限制了锅炉的容积热负荷，锅炉无法按照设计的满负荷工况运行。现在很多锅炉厂家为了适应低氮改造趋势，已经推出了加大炉膛容积的低氮型锅炉供用户选用。
另外，为了降低炉膛温度，低氮燃烧器一般会采用高过剩空气系数燃烧，增加鼓风量，冷却燃烧产生的烟气。这种方式会使烟气总量增加，加大了整体阻力，从而限制锅炉高负荷运行。一般燃气锅炉过剩空气系数调至1.2左右，而低氮燃气锅炉则常调至1.35，甚至1.6以上。天然气燃烧的理论空气量约为9.5，以过剩空气系数调至1.35的低氮燃烧器与过剩空气系数为1.2的普通燃烧器为例，计算烟气的增加量：
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可见，相同负荷下低氮燃烧器烟气量要比普通燃烧器增加10%以上。
因此，对于低氮改造引起锅炉出力降低的问题，本文建议对燃烧器燃烧状态进行调试，尽量降低过剩空气系数，如果仍然无法满足使用需求，建议更换低氮型锅炉。
3.2冷凝水污染
燃气锅炉以燃气为燃料，本身烟气中的水蒸汽比例就高于燃煤锅炉，因此烟气的露点温度更高，水蒸汽更容易凝结析出。烟气再循环技术将烟气从烟道引回炉膛，烟气经过回流管，热量不断散失并凝结析出冷凝水。部分冷凝水泄漏到锅炉房工作区域，更严重的是这些带弱酸性和粉尘的凝结水被吹入燃烧器，污染燃烧器的金属部件及电控设备，给燃烧器安全运行带来影响。
对于冷凝水污染的问题，建议采用烟气再循环技术的燃气锅炉应该严格控制再循环烟气的温度，具体控制措施有以下六条。第一，避免锅炉长时间在低负荷工况运行；第二，烟气再循环的引入口应设置在锅炉冷凝热回收设备上游，尽量靠近锅炉烟气出口；第三，烟气再循环管道应进行保温包覆；第四，烟气再循环管道应具有一定坡度，并在最低处设疏水管；第五，疏水管应设手动阀门及水封，锅炉运行且水封有水时手动阀门应处于开启状态，其他状况临时关闭手动阀门；第六，必要时可以在回流管上设电动阀门及温度传感器，设定烟气只在较高温度时才被引回炉膛。
结束语
综上所述，在当前对燃气锅炉低氮改造的过程中涌现出许多问题，为了能够确保燃气锅炉改造工作的正常进行就需要对这些问题进行具体的分析并做出相应的规划和检验。只有这样，才能够确保燃气锅炉低氮改造的有序进行，维护空气质量，实现可持续性发展。
参考文献
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