ECOSF煙氣冷凝再循環(huán)低氮節(jié)能技術(shù) 在鍋爐低氮改造中的應(yīng)用

許世民 鄭東升

摘?要：為了減少燃?xì)忮仩t氮氧化物排放，達(dá)到環(huán)保局燃?xì)忮仩t氮氧化物排放濃度<30mg/Nm3要求，采用ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置系統(tǒng)，通過對鍋爐助燃新風(fēng)加熱，根據(jù)鍋爐負(fù)荷ECOSF精確回?zé)煴壤?，由熱循環(huán)泵驅(qū)動真空噴射器形成氮?dú)夥蛛x負(fù)壓腔，降低了氮?dú)鉂舛葻煔庥烧婵諊娚淦魉腿隕COSF2并與新風(fēng)進(jìn)行混合，使鍋爐排放氮氧化物滿足環(huán)保要求。

關(guān)鍵詞：氮氧化物;ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置系統(tǒng);真空噴射器;助燃新風(fēng)

1 概述

打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)是黨的十九大做出的重大決策部署，事關(guān)美麗中國建設(shè)。鄭州市生態(tài)環(huán)境局下文要求在2019年9月30日實(shí)現(xiàn)鍋爐低氮排放污染治理及污染排放物在線檢測聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。要求含氧量在3.5%條件下，燃?xì)忮仩t氮氧化物排放濃度<30mg/Nm3、顆粒物小于5mg/Nm3、二氧化硫小于10mg/Nm3的環(huán)保要求。

黃金葉生產(chǎn)制造中心運(yùn)行的鍋爐是4臺德國標(biāo)準(zhǔn)HD20000油/氣兩用雙爐膽（波紋）鍋爐，鍋爐燃燒器采用的是德國威索油、氣兩用燃燒機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)為分體式，送風(fēng)經(jīng)由地下送風(fēng)通道送至燃燒器。鍋爐尾部設(shè)有兩級煙氣余熱回收裝置（節(jié)能器），一級排煙溫度<120℃，二級排煙溫度80℃。目前，鍋爐氮氧化物排放，燃?xì)鈺r：150mg/Nm3，燃油時：250mg/Nm3，鍋爐排放不能滿足政府環(huán)保要求標(biāo)準(zhǔn)，必須進(jìn)行改造。

2 設(shè)備改造

根據(jù)國家氣象站點(diǎn)的空氣檢測數(shù)據(jù)，PM2.5與NO的變化趨勢呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)性，NO排放是重污染形成主要因素之一。燃?xì)忮仩t氮氧化物產(chǎn)生類型一般分為三類：一是熱力型，二是燃料型，三是快速型。燃?xì)忮仩t氮氧化物產(chǎn)生主要是熱力型，熱力型氮氧化物生成速率公式如下：

6.0×1016T0.5·exp-69090T·[N2]·[O2]0.5

T=反應(yīng)溫度;N2=氮?dú)鉂舛?O2=氧氣濃度。

根據(jù)氮氧化物產(chǎn)生速率要抑制氮氧化物生成，降低鍋爐助燃風(fēng)中氧氣、氮?dú)鉂舛龋档蜖t膛溫度，增加爐膛氣流速度，減少反應(yīng)時間。

為了減少氮氧化物產(chǎn)生做了四個方面設(shè)備改造，設(shè)備改造后流程圖如圖1。

（1）增加一套ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置。ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置工作原理：高溫?zé)煔膺M(jìn)入ECOSF1高濕度的環(huán)境中稀釋成低氮?dú)鉂舛葼顟B(tài)，氧氣、氮?dú)獾鹊腿芙舛鹊臍怏w因水蒸氣濃度上升而降低，采用熱循環(huán)泵驅(qū)動真空噴射器形成氮?dú)夥蛛x負(fù)壓腔，降低了氮?dú)鉂舛葻煔庥烧婵諊娚淦魉腿隕COSF2并與新風(fēng)進(jìn)行混合，混合后使得助燃新風(fēng)中的O2濃度從21%降低至約18%，N2濃度從78%降低至約62～65%，二氧化碳5%，相對濕度85%。

ECOSF通過部分分離回燃煙氣中比熱低的氮?dú)獾瘸煞?，氮?dú)庠跓煔飧鹘M分中比熱最小，隨著氮?dú)獾姆蛛x，剩余回燃煙氣的比熱大幅提高。分離了氮?dú)獾幕厝紵煔鈱岣郀t膛內(nèi)氣體的整體比熱，相同爐膛熱量的情況下，爐膛溫度將會整體降低。

（2）更換威索新型低氮燃燒器，新燃燒器與原燃燒器為相同系列，匹配性高，原燃燒器采用單噴嘴方式，新型燃燒器采用多噴嘴方式，改造后鍋爐燃燒火焰拉長、分散多火焰，降低了爐膛中心溫度。

（3）更換了6臺燃燒器風(fēng)機(jī)，采用不銹鋼材質(zhì)防止腐蝕，風(fēng)機(jī)風(fēng)量、壓頭、電功率等均與改造后新型燃燒器系統(tǒng)匹配，由于制造中心生產(chǎn)設(shè)備使用蒸汽量是變負(fù)荷，真空回潮機(jī)設(shè)備是間斷式工作方式，蒸汽抽空時需要蒸汽量大，風(fēng)機(jī)采用變頻控制，更好適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變調(diào)整，滿足鍋爐爐膛燃燒助燃風(fēng)量需求。

（4）鍋爐原來的二級節(jié)能器進(jìn)行更換，原來二級節(jié)能器在鍋爐房頂上安裝，主要是對鍋爐補(bǔ)充水進(jìn)行加熱，由于技術(shù)革新使用蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)的閃蒸汽給鍋爐補(bǔ)水加熱，僅閃蒸汽的熱量就滿足鍋爐補(bǔ)水加熱，還有部分富余的都排放，因此，這次更換新的熱交換器放置在ECOSF1低氮冷凝再循環(huán)裝置前，通過鍋爐排放高溫?zé)煔鈱ρh(huán)水加熱，加熱后熱水在ECOSF2采用噴淋方式對助燃新風(fēng)進(jìn)行加熱，提高助燃新風(fēng)溫度，節(jié)約燃料消耗。

3 改造效果

鍋爐低氮排放改造后，20噸鍋爐出力基本保持，達(dá)到改造前鍋爐20噸產(chǎn)汽能力;鍋爐汽比由改造前的75.21m3/噸降低70.32m3/噸，鍋爐節(jié)約燃?xì)庥昧棵黠@，降低生產(chǎn)成本費(fèi)用。

4 改造中注意問題

（1）根據(jù)生產(chǎn)安排鍋爐長時間停機(jī)，ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置內(nèi)循環(huán)水溫降低后，鍋爐重新開機(jī)，鍋爐尾氣氮氧化物排放指標(biāo)穩(wěn)定需要運(yùn)行30分鐘左右，待ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置內(nèi)循環(huán)水溫升高后，尾氣中氮氧化物排放才可以達(dá)到小于30mg/Nm3要求。為了保證鍋爐開機(jī)排煙尾氣污染物氮氧化物達(dá)標(biāo)，建議ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置可以增加一套加熱系統(tǒng)，在鍋爐開機(jī)前，提前對ECOSF低氮冷凝再循環(huán)裝置內(nèi)循環(huán)水加熱，達(dá)到設(shè)備運(yùn)行需要水溫要求。

（2）改造后回?zé)煿艿纼?nèi)濕度大，對管路連接處做好密封，對回?zé)煿苈纷龊门潘O(shè)計(jì)，使產(chǎn)生凝結(jié)水可以排入地漏。

（3）改造時利用原有鍋爐助燃風(fēng)管路要重新密封，減少運(yùn)行后漏風(fēng)情況產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊禹坤.“燃?xì)忮仩t煙氣再循環(huán)低氮技術(shù)研究”.鄭州大學(xué).