燃氣鍋爐低氮燃燒器如何選擇

2017 年 4 月 1 日北京市正式施行最嚴苛的鍋爐氮氧化物排放標準, 要求新建的鍋爐氮氧化物排放低于30 毫克，在用的鍋爐氮氧化物排放低于80 毫克，未來這個標準將會逐步應用到全國各個省市，對于目前市場上大部分的在用燃氣鍋爐業(yè)主來說意味著必須更換成低氮燃燒器，才能滿足排放要求。

在了解燃氣鍋爐低氮燃燒器前，我們先來先了解一下NOx 氮氧化物的生成機制：
熱力型NOx是空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成的NOx，是目前大氣污染中氮氧化物的主要來源。對于燃氣鍋爐來說，熱力型 NOx 的產(chǎn)生和燃燒的溫度呈指數(shù)型關系，通常在燃燒溫度高于1000 攝氏度的時候開始產(chǎn)生，而在 1400 度以上 NOx 的生成速度會急劇增加。下圖反映的是燃氣鍋爐的NOx 排放和溫度的關系。

基于以上 NOx 的生成機制，燃氣鍋爐低氮燃燒器控制NOx 的技術主要著眼于兩個方向：
①　降低火焰溫度
②　降低空氣氧含量

低氮燃燒器和超低氮燃燒器類型

傳統(tǒng)的燃氣鍋爐燃燒器通常的NOx 排放在120~150 毫克左右。燃氣鍋爐低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器。NOx 排放在 30 毫克以下的通常稱為超低氮燃燒器。

燃氣鍋爐低氮燃燒器通常基于下列技術：
1. 電子比例調(diào)節(jié)和氧含量控制技術來精確控制氧含量；
2. FGR煙氣再循環(huán)技術來降低火焰溫度和氧含量；
3. 全預混的表面燃燒技術來降低火焰溫度和實現(xiàn)充分燃燒。

上述技術中 1 通常是燃氣鍋爐低氮燃燒器的必須配置；基于上述技術，市場的燃氣低氮燃燒器主要分為以下類型：
1. FGR低氮燃燒器
FGR低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox 在全火范圍內(nèi)控制到65 毫克，極限大約在40 毫克左右，進一步降低NOx 排放可能導致燃燒不穩(wěn)定，或者犧牲可調(diào)比等弊端。
2. 表面燃燒超低氮燃燒器
表面燃燒超低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox 在全火范圍內(nèi)控制到30 毫克以內(nèi)， 其優(yōu)點是安裝簡單，不需要FGR 煙氣再循環(huán)管道；其主要缺點是需要過濾空氣，加大了維護工作量；同時氧含量在 7%左右，降低了部分燃燒效率。
3. 表面燃燒 +FGR超低氮燃燒器。
表面燃燒 +FGR超低氮燃燒器結(jié)合了表面燃燒的NOx 控制優(yōu)點和FGR降氧含量優(yōu)點， 可以實現(xiàn)在全火范圍控制NOx 到 20 毫克水平，同時控制氧含量在3%以內(nèi)，大化燃燒效率。其主要缺點是設備成本較高。

選擇燃氣鍋爐低氮燃燒器時考慮的主要參數(shù)

尾氧含量
為了達到充分燃燒的極限過?？諝庀禂?shù)為大約1.1, 對應的理論尾氧含量為大約2%. 更高的尾氧含量通常意味著燃燒器效率的降低。理想的燃燒器尾氧含量可以控制在3%以內(nèi)； 市場上表面燃燒的燃燒器的尾氧含量通常在7%左右， 相對于 3%的尾氧含量， 意味著產(chǎn)生相同的熱量，需要多耗費大約 6~8%的天然氣。對于常年運轉(zhuǎn)或者設備長期在較高負荷運轉(zhuǎn)，天然氣消耗量比較大的業(yè)主，選擇一款尾氧含量低的燃燒器對于降低運行成本至關重要。

可調(diào)比
采用了電子比例調(diào)節(jié)的低氮燃燒器通常應該具備至少５：１以上的高可調(diào)比。更低的可調(diào)比意味著實際運行過程中更多的ON/Off 啟停，同時也意味著更多的天然氣消耗。除非是負荷常年在一個比較小的穩(wěn)定區(qū)間的鍋爐，選擇一個高可調(diào)比的燃燒器對于降低天然氣的消耗，降低運行成本，延長設備的使用壽命非常重要。

其它主要考慮因素
燃燒穩(wěn)定性是選擇燃氣鍋爐低氮燃燒器的主要考慮因素，包括設備本身的可靠性。對于采用FGR技術的低氮燃燒器，需要特別關注FGR煙氣再循環(huán)比例，過大的比例意味著燃燒極易不穩(wěn)定，或者對于設備的技術和控制水平有比較苛刻的要求。

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