摘要： 近年來(lái),陜西關(guān)中地區(qū)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻,其NOx是造成污染的主要因素之一,為了有效防治NOx,減少環(huán)境污染,政府要求企業(yè)進(jìn)行燃?xì)忮仩t低氮改造工作.介紹了關(guān)中地區(qū)的燃?xì)忮仩tNOx治理相關(guān)政策,分析了燃?xì)忮仩tNOx的生成機(jī)理以及煙氣內(nèi)循環(huán)技術(shù)、煙氣再循環(huán)技術(shù)、貧煤預(yù)混技術(shù)(又稱表面燃燒)、水冷預(yù)混技術(shù)等,著重介紹了西安大唐英蓉園燃?xì)忮仩t低氮改造工程實(shí)例.經(jīng)過(guò)低氮燃燒器改造,燃?xì)忮仩tNOx排放量低于30 mg/m3.

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,大氣污染成為難以避免的嚴(yán)重問(wèn)題,關(guān)中地區(qū)的大氣污染問(wèn)題尤為嚴(yán)重。根據(jù)國(guó)家環(huán)保部2017 年6 月發(fā)布的2016《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》,全國(guó)338 個(gè)城市,有75. 1% 的城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo),其中西安排在后十位。陜西省委省政府高度重視,2017 年5 月省環(huán)保廳《關(guān)于燃?xì)忮仩t低氮排放改造控制標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)函》,要求陜西地區(qū)改造標(biāo)準(zhǔn)暫時(shí)按照北京市《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( DB 11/139 -2015)執(zhí)行, 即新建燃?xì)忮仩tNOx 排放低于30 mg/ m3,在用燃?xì)忮仩tNOx 排放低于80 mg/ m3。西安市積極開展試點(diǎn)改造工作,截止2017 年底,要求西安市各城區(qū)試點(diǎn)改造項(xiàng)目完成40 臺(tái)。

本文基于關(guān)中地區(qū)的環(huán)境政策背景,通過(guò)關(guān)中地區(qū)燃?xì)忮仩t首臺(tái)低氮改造項(xiàng)目工程實(shí)例闡明了關(guān)中地區(qū)在用燃?xì)忮仩t進(jìn)行低氮改造的有效途徑 ,并闡述了改造后環(huán)保效果和社會(huì)效益,為今后項(xiàng)目的有序開展起到了積極地指導(dǎo)作用。

1 低氮燃燒技術(shù)

1. 1 煙氣內(nèi)循環(huán)技術(shù)(FIR)

煙氣內(nèi)循環(huán)(FIR)技術(shù)是由高速火焰形成局部負(fù)壓,從而在鍋爐爐膛內(nèi)部產(chǎn)生煙氣卷吸回流的技術(shù)手段。在火焰區(qū)增加中溫吸熱物的質(zhì)量流量,達(dá)到降低NOx 產(chǎn)生量的目的。

1. 2 煙氣再循環(huán)技術(shù)(FGR)

煙氣再循環(huán)技術(shù)(FGR)是把燃燒產(chǎn)生的尾部煙氣與助燃空氣混合,通過(guò)燃燒器送入鍋爐內(nèi),從而降低燃燒溫度和氧氣的濃度,達(dá)到抑制NOx 生成的一種低氮燃燒技術(shù)。

1. 3 貧燃預(yù)混技術(shù)(又稱表面燃燒)

該技術(shù)是通過(guò)燃?xì)馀c空氣充分預(yù)混后,混合氣體在特殊材質(zhì)編織的金屬網(wǎng)上方充分燃燒。燃燒火焰小,發(fā)熱均勻, 無(wú)局部高溫存在,且燃燒溫度低,因而大大降低NOx 的產(chǎn)生。

1. 4 水冷預(yù)混技術(shù)

水冷預(yù)混技術(shù)主要應(yīng)用在真空熱水鍋爐,利用真空鍋爐內(nèi)的熱媒水冷卻火焰,降低火焰溫度,抑制NOx 生成。

2 工程實(shí)例

為推動(dòng)陜西地區(qū)燃?xì)忮仩t低氮改造工作的開展,西安大唐芙蓉園燃?xì)忮仩t項(xiàng)目需要進(jìn)行低氮改造,該項(xiàng)目位于西安市曲江新區(qū)大唐芙蓉園景區(qū)內(nèi),是西安市首家運(yùn)行的燃?xì)忮仩t低氮改造項(xiàng)目。

2. 1 建設(shè)規(guī)模與內(nèi)容

大唐芙蓉園燃?xì)忮仩t為3 臺(tái)常年運(yùn)行的進(jìn)口德利士GT413 鑄鐵式熱水鍋爐,功率為0. 7 MW(折算后為1 t/ h),原有燃燒器為利雅路RS 系列燃燒器,采用擴(kuò)散式燃燒方式。

針對(duì)大唐芙蓉園鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)情況,制定了鍋爐改造計(jì)劃,在不改變?cè)绣仩t本體的情況下,更換新型低氮燃燒器并進(jìn)行煙道改造。

將原有燃燒器及燃?xì)忾y組部分拆卸,重新對(duì)接喉口法蘭,然后將新型低氮燃燒器及閥組安裝對(duì)接,最后通過(guò)煙道開孔安裝外部FGR(煙氣外循環(huán))管道。由于新型超低氮燃燒器采用了分級(jí)燃燒技術(shù),該技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)燃燒器的供風(fēng)量有所增加,同時(shí)還采用了FGR 煙氣再循環(huán)技術(shù),煙氣回流量約占總排氣量的20%。兩項(xiàng)技術(shù)疊加,原有的煙道截面積不能滿足需求,導(dǎo)致煙道阻力增加,排煙不暢,因此將原有共用煙道改為獨(dú)立煙道。

改造完成后,在不同負(fù)荷下實(shí)測(cè)NOx 的排放濃度均低于30 mg/ m3,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 2 工藝技術(shù)

在不改變?cè)绣仩t本體的情況下,采用新型超低氮燃燒器對(duì)原有傳統(tǒng)燃燒器進(jìn)行替換。新型低氮燃燒器燃燒噴口采用分層技術(shù)、分級(jí)布置,中部設(shè)有中心槍及穩(wěn)焰器并采用擴(kuò)散式燃燒方式。中心槍噴入的燃料與進(jìn)入助燃空氣混合燃燒,中心槍與T 型槍為錯(cuò)層布置形式,將氣體送至爐膛不同區(qū)域,火焰得以充分展開,避免火焰過(guò)于集中,有效地降低火焰峰值溫度,降低NOx 的生成;燃燒器噴射口為通過(guò)錯(cuò)層錯(cuò)位布置,形成不同的壓力場(chǎng)區(qū)域,并產(chǎn)生氣體回流,形成內(nèi)循環(huán),大大地降低NOx 排放,使燃料充

分燃燒,CO 可實(shí)現(xiàn)近零排放。

2. 3 改造效果

項(xiàng)目全部改造完成后,3 臺(tái)燃?xì)鉄崴仩tNOx排放濃度由原來(lái)的120 mg/ m3 降至20 mg/ m3 左右,年可減少NOx 排放量2 t 左右。

3結(jié)語(yǔ)

雖然全國(guó)空氣質(zhì)量均有穩(wěn)步提升,但是陜西關(guān)中地區(qū)大氣污染情況仍不容樂(lè)觀,空氣質(zhì)量處在全國(guó)后十位。根據(jù)陜西省環(huán)保廳要求,2018 年全省重點(diǎn)防控區(qū)內(nèi)60% 以上的燃?xì)忮仩t必須進(jìn)行低氮改造,從源頭上,有效控制NOx 排放,提升空氣質(zhì)量,保障人民群眾的美好生活環(huán)境。