燃油燃?xì)忮仩t改造后使用生物質(zhì)燃燒機(jī)對(duì)煙氣中NOx含量影響
摘 要：為了使某單位2臺(tái)75t/h中壓燃油燃?xì)忮仩t的煙氣排放達(dá)到環(huán)保排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)鍋爐


的生產(chǎn)能力達(dá)到生產(chǎn)需要與工藝指標(biāo)，通過(guò)更換燃料、設(shè)計(jì)改造燃燒機(jī)的排布及數(shù)量，使鍋爐的燃


燒及尾氣的排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)．結(jié)果表明：通過(guò)合理設(shè)計(jì)，燃燒機(jī)的排布由橫向2臺(tái)改成3臺(tái)，則每個(gè)機(jī)


組的燃燒機(jī)由4臺(tái)增加至6臺(tái)；燃料由油和煉廠燃料氣的混合料變?yōu)榧兲烊粴?，則在提高燃料燃燒效


率的同時(shí)，煙氣排放達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．其中煙塵質(zhì)量濃度≤40mglms，煙塵黑度為林格曼黑度1級(jí)，


煙氣含量中氧含量約3%（干基容積百分?jǐn)?shù)），Nn質(zhì)量濃度≤200mglNm{，CO質(zhì)量濃度≤100mglNms


，SO，質(zhì)量濃度≤100mglNms.
在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生氮氧化物(NOi)和碳?xì)浠衔?，它們是形成光化學(xué)煙霧的重要成分，對(duì)大氣造成


污染，進(jìn)而對(duì)人和動(dòng)物的身體健康產(chǎn)生危害；另一方面，NO，是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，會(huì)造成


土壤酸化以及水體富營(yíng)養(yǎng)化等危害，它還能與臭氧反應(yīng)，從而造成臭氧層破壞口1]．因此，降低


NOJ的排放量是亟待解決的重要問(wèn)題之一．2014年我國(guó)新修訂的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 


132712014)規(guī)定氮氧化物排放限值不能高于400mglm3[2].
  對(duì)鍋爐尾部煙氣采用選擇性催化還原技術(shù)(SCR)來(lái)脫硝可以有效降低煙氣中NO，含量，但是脫


硝投資費(fèi)用較高，大多應(yīng)用在大中型火電廠．所以，如何減少鍋爐爐膛內(nèi)NO，生成量，同時(shí)又能降


低鍋爐煙氣脫硝投資費(fèi)用成為新的研究熱點(diǎn)．金偉韌等口1利用A-MACT燃燒技術(shù)對(duì)2290t／h鍋爐


燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了整體改造和優(yōu)化，使之達(dá)到低NO，排放的環(huán)保性，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)性方面也取得了良好


效果．何兆來(lái)_1對(duì)長(zhǎng)海#9鍋爐低氦燃燒機(jī)進(jìn)行改造，發(fā)現(xiàn)改造后NO，含量明顯降低，同時(shí)降低了電


廠脫硝運(yùn)行費(fèi)用．暢文喜邸o對(duì)600MW超臨界鍋爐低氮燃燒機(jī)進(jìn)行政造，發(fā)現(xiàn)可以使NO，排放量大


大降低．李強(qiáng)等口1利用新型燃燒技術(shù)對(duì)原有的燃燒機(jī)進(jìn)行改造，有效降低了鍋爐NO，的排放．由


此可見(jiàn)，低氮燃燒機(jī)能大大降低爐內(nèi)NO，的生成，燃燒機(jī)改造逐漸成為降低煙氣NO，含量的關(guān)鍵改


造之一．天然氣發(fā)電在優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能環(huán)保和應(yīng)對(duì)氣候變化等方面具有自身的優(yōu)勢(shì)口]．


本文對(duì)呼和浩特某石化廠的2臺(tái)75t/h中壓燃油燃?xì)忮仩t進(jìn)行改造，同時(shí)為其他機(jī)組鍋爐的改造積


累經(jīng)驗(yàn)．
1 目前運(yùn)行情況
  呼和浩特某石化廠現(xiàn)有2臺(tái)75t/h中壓燃油燃?xì)忮仩t，于2012年9月投產(chǎn)．生產(chǎn)廠家是***有限


公司．該鍋爐為單鍋筒，自然循環(huán)，集中下降管，“Ⅱ”布置的燃油氣鍋爐，鍋爐室內(nèi)布置．鍋爐


前部為爐膛，水平煙道裝設(shè)了兩級(jí)對(duì)流過(guò)熱器．尾部豎井煙道中布置3組省煤器和鋼管式空氣預(yù)熱


器．鍋筒內(nèi)部采用旋風(fēng)分離器進(jìn)行一次汽水分離，過(guò)熱蒸汽溫度的控制采用給水噴水減溫裝置．爐


膛采用膜式水冷壁，供水采用集中下降管；平臺(tái)為柵格結(jié)構(gòu)．
  其設(shè)計(jì)參數(shù)為：汽包工作壓力4.2MPa；主汽溫度450℃；主汽壓力3.82MPa；主汽流量410 


t/h；給水溫度104℃；額定工況設(shè)計(jì)效率≥90%；鍋爐燃料主要為燃料氣，當(dāng)燃科氣不足時(shí)常壓渣


油作為補(bǔ)充；負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍為30%-100%；排煙溫度≤160℃．
  燃燒機(jī)采用湖南吉祥石化科技股份有限公司生產(chǎn)的W型高效節(jié)能燃燒機(jī)．燒氣時(shí)，負(fù)荷調(diào)節(jié)比


為1:8；燒油采用機(jī)械霧化油噴嘴，負(fù)荷調(diào)節(jié)比為1：5．為了確保安全，每臺(tái)燃燒機(jī)設(shè)置帶氣動(dòng)推


進(jìn)器及電子點(diǎn)火桿式燃?xì)忾L(zhǎng)明燈1支，發(fā)熱量不小于0.022MW，燃料氣壓力0.02——0.10MPa.
  2臺(tái)鍋爐自投產(chǎn)運(yùn)行起較為穩(wěn)定，基本滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要及煙氣的各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)．但自2014年1月


份當(dāng)?shù)丨h(huán)保局引入污染物折算值概念后，要求：煙氣排煙含塵量不大干50mglNd，SO：質(zhì)量濃度不


大于100mglNd，Nq質(zhì)量濃度不大于400mglNd[2].鍋爐在油氣混燒時(shí)，煙氣中NO，超標(biāo)，質(zhì)量濃度


一般
在600mg/Nm3左右，S02質(zhì)量濃度在80mg/Nd左右，排煙含塵質(zhì)量濃度在40mglNms左右．其煙氣的


環(huán)保指標(biāo)難以達(dá)標(biāo)，經(jīng)常出現(xiàn)生產(chǎn)需要與工藝指標(biāo)發(fā)生沖突的情況．同時(shí)，鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐


膛上部溫度高，導(dǎo)致設(shè)備超溫運(yùn)行，存在安全隱患．燃料成分與參數(shù)如表1所示．
  表1 石化廠燃料氣成分與參數(shù)
蠛料氣組成  質(zhì)量分?jǐn)?shù)
  0.58%
   3.04%
   14.13%
   2.37%
   0.85%
≤20mg/Nm3
  25.92%
    27. 17%
   19.82%
   2.39%
  1.55%
    2. 18%
  100.00%
相對(duì)分子質(zhì)量
 重量熱值
 體積熱值
   18.34
 41769kj，/kg
34192kj/Nms
  常壓渣油溫度90℃，熱值41.84MJ/kg，具體性質(zhì)如表2所示．
2 改造方案
  本次燃燒機(jī)的改造目的是實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)低氮燃燒，同時(shí)使尾氣排放達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．解決方案的選擇


是更換鍋爐燃料——從原有的油氣混合改為純天然氣．天然氣從外圍鋪設(shè)專(zhuān)用的天然氣管道引至鍋


爐
前，利用現(xiàn)有的工藝流程及設(shè)備設(shè)施接入鍋爐原有管道，同時(shí)對(duì)燃燒機(jī)睇。1部分進(jìn)行適應(yīng)性改造


．因?yàn)樵谌加湾仩t中，油燃燒產(chǎn)生的NO，主要是NO，它的生成機(jī)理有2種：熱力型NO的生成和燃料型


NO的生成。1”1“]，因此通過(guò)更換燃料即可達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)結(jié)果．
  天然氣的組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：CO，1.63%，CH.，93.72%，C2H63.26%，CsH80.63%，H2S 


O.59%，雜質(zhì)等0.17%，合計(jì)100%；體積熱值35057kj/Nm3．鍋爐熱力校核計(jì)算如表3所示．由表3


可知，
根據(jù)天然氣的組成對(duì)鍋爐進(jìn)行熱力校核計(jì)算的結(jié)果，寫(xiě)鍋爐原設(shè)計(jì)完全采用燃料氣狀況相差不大，


基本能滿(mǎn)足鍋爐原設(shè)計(jì)要求．
原鍋爐采用油氣混燒，由于燃燒機(jī)數(shù)量少，滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，火焰高度較高，導(dǎo)致?tīng)t膛上部溫度高，


設(shè)備超溫．
  因鍋爐燃料更換為天然氣，建議燃燒機(jī)更換為低Nn側(cè)燒氣體燃燒機(jī)，同時(shí)增加燃燒機(jī)數(shù)量，適


當(dāng)降低燃燒機(jī)火焰高度，保證鍋爐正常經(jīng)濟(jì)運(yùn)行．
  該低NO，側(cè)燒氣體燃燒機(jī)采用燃料分級(jí)、強(qiáng)化混合、非當(dāng)量分段燃燒、降低燃燒火焰中心溫度


、扼制NO。生成的燃燒技術(shù)．燃燒機(jī)采用二段燃料低NO，燃燒技術(shù)，一段燃料燃燒形成的圓形火焰


的中60心層火焰，此時(shí)是高過(guò)?？諝饬咳紵?，故降低了中心火焰溫度；多余空氣繼續(xù)向爐膛內(nèi)噴射


，與二段燃料混合燃燒，此時(shí)，由于向爐膛內(nèi)噴射的空氣與向爐膛內(nèi)高速?lài)娚涞娜剂匣旌蠚庑纬梢?br/>

個(gè)負(fù)壓區(qū)，將與爐管進(jìn)行熱交換后溫度已下降的煙氣吸回，冷卻外層火焰，從而使整個(gè)圓形火焰溫


度降至1450℃以下，這就避免了N：與O：反應(yīng)生成NO的溫度條件，從而達(dá)到降低排放煙氣中的NO


，含量目的．其調(diào)節(jié)比大，操作彈性寬，從而實(shí)現(xiàn)了燃料氣分級(jí)、分段燃燒，燃料燃燒充分完全，


使得爐膛溫度分布更均勻，降低了燃燒火焰溫度和煙氣中Nn的排放；由于切向旋流供風(fēng)的特別設(shè)計(jì)


，配合主輔燒嘴穩(wěn)焰噴孑L噴射角相對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，火焰穩(wěn)定性能好；由于設(shè)計(jì)多火嘴，每個(gè)火嘴的發(fā)


熱量小，再則，火焰脫離噴頭燃燒特點(diǎn)，噴頭一直處于燃料氣的流動(dòng)冷卻狀態(tài)下，噴頭不易結(jié)焦與


堵塞，且使用壽命長(zhǎng)．
  燃燒機(jī)安裝位置以原燃燒機(jī)安裝高度為準(zhǔn)，即原燃燒機(jī)平臺(tái)處．根據(jù)鍋爐大小及燃燒機(jī)設(shè)計(jì)，


每臺(tái)鍋爐最多可排布6臺(tái)燃燒機(jī)．改造前后燃燒機(jī)垂直安裝高度不變，僅橫向增加燃燒機(jī)數(shù)量并重


新排布．
  改造后每臺(tái)鍋爐設(shè)6臺(tái)燃?xì)馊紵龣C(jī)，調(diào)風(fēng)器左右旋向示意如圖2所示．烘燒器改造前后相關(guān)指標(biāo)


及性能的對(duì)比結(jié)果如表4所示．
所需改造的燃料器清單如下：名稱(chēng)，燃?xì)馊紵龣C(jī)；規(guī)格及型號(hào)，WYNQ-CQ10.O；數(shù)量，12臺(tái)；備注


，每臺(tái)鍋爐6臺(tái)燃燒機(jī)（2臺(tái)鍋爐）．
3 改造后節(jié)能減排情況
  天然氣是優(yōu)質(zhì)高效的清潔能源，燃燒后無(wú)廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源