李永明

(泉州经贸职业技术学院慈山分院，福建 安溪 362411)

1 引言

我国能源生产结构中煤炭比例多在67%及以上，煤炭是我国能源的主体。由于循环流化床工业燃煤锅炉的燃烧方式为悬浮燃烧，炉膛燃烧温度较高，一般在850℃以上，燃煤颗粒含氮产物在燃烧过程中可以部分转化为NOx。因此，其较手烧、链条燃煤工业锅炉的NOx的排放量要高[1-3]。要从氮氧化物形成的机理上抑制氮氧化物的产生量，应当尽可能降低烟气在高温燃烧区域的停留时间，同时降低鼓风机送入炉膛参与燃烧的空气量，从而使NOx的排放量降低。此类方法在实践中被证明是有效的，并受到使用单位的欢迎[4-6]。但是燃煤颗粒在炉膛停留的时间减少和接近贫氧状态的燃烧可能会带来燃烧不完全、烟尘含碳量增加、热效率降低等问题。文中试图跟踪一台循环流化床工业燃煤锅炉技改运行实例，研究上述因素的相互影响关系，采用回收排放的废气作为一次风与新鲜风混合送入炉膛再次燃烧的技改方法，使炉膛中的氧量由富氧状态接近贫氧状态，从而降低NOx的排放浓度和排放量。文中通过对锅炉技改前后NOx的排放量、热效率等进行检测，为低氮燃烧技术在工业锅炉应用提供数据支持。

2 具体实验

监测现场的循环流化床工业燃煤锅炉型号为SHF15-2.5/400-M，位于漳州龙海市紫泥镇安山工业区，锅炉烟气经布袋除尘器、碱喷淋洗气塔等环保处理设施净化后，排往总烟风道，通过一根高50米的烟囱向大气排放。同时，选择在其环保处理设施后一段平直烟风道处设一监测平台，并设监测采样点。

2.1 NOx排放量的检测

2.1.1 检测仪器及其检测方法

根据环保处理设施碱喷淋洗气塔的现场监测环境，烟气采样使用崂应3080Z型烟气预处理器、崂应3012H自动烟尘（气）测试仪完成。烟气测试仪校正用标准气体NO：浓度67mg/m3；标准气体N2、O2：浓度21.0%。仪器设备均经福建省计量科学研究院检定或校准合格。

采用的检测方法主要有：《空气和废气监测分析方法》《固定污染源排气中颗粒物的测定与气态污染物采样方法》《固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范》《锅炉大气污染物排放标准》[7-10]。

2.1.2 监测采样频次和样本数量说明

氧量、NOX气态污染物：在技改前后对同样的生产负荷分别监测1天，每天在监测采样断面采集烟气参数16次，根据烟气流速变化采用跟踪采样模式，每次采样时间约2-3分钟，在O2、NOX浓度基本稳定后积分平均，每次共采集样本共计16个。

2.1.3 技改前后的NOx的检测结果

循环流化床工业燃煤锅炉技改前后NOx的监测结果数据如表1、表2所示。

表2 锅炉技改后NOx的监测结果

2.1.4 数据分析

根据2011年中国合格评定国家认可委员会发布的CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》及JJF 1059-2012《测量不确定度评定与表示》，测量不确定度评定的计算，见公式（1）。锅炉技改前后NOx质量浓度测定值，其每一个值要求有95%的概率落在置信半区间限值内。

式中：

经式（1）计算可得技改前NOx实测浓度为 263±8mg/m3，排放浓度为 325±11mg/m3；技改后NOx实测浓度为263±9mg/m3，排放浓度为213±7mg/m3。

2.2 锅炉热效率的检测

2.2.1 检测仪器及其检测方法

根据工业锅炉热效率详细测试的要求，煤样分析、烟气参数、蒸汽流量等数据采集分析使用崂应3012H自动烟尘（气）测试仪、梅特勒ME204E电子天平、电导率仪DDS-307A、红外测温仪AR320、碳氢元素分析仪TQ-3A、便携式超声流量计IRD-2000H等仪器完成。烟气测试仪校正用标准气体CO：浓度80ppm；标准气体N2、O2：浓度21.0%，标准煤样2.57MJ/kg。仪器设备均经福建省计量科学研究院检定或校准合格。

采用的检测方法主要有：TSG G0003-2010《工业锅炉能效测试与评价规则》、GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》、TSG G0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》[12-14]。

2.2.2 检测现场及频次说明

依据GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》的要求布置测点，排烟温度、烟气分析用自动烟尘（气）测试仪在空预器排烟出口处测量，原煤样在现场煤仓处采取，采用电子地磅秤取入炉煤的重量；飞灰样用自动烟尘（气）测试仪在空预器排烟出口处测量，渣样取于锅炉底部出渣口，采用电子地磅称量，用就地压力表测得蒸汽压力、给水压力，用接触式温度计测得给水温度和空预器进口空气温度，用电导率仪测得饱和蒸汽湿度，用流量计测得锅炉给水流量。

锅炉热工况稳定1小时后，进行预备性试验，检查锅炉和辅机的运行情况和试验的准备工作。待调整到试验工况1小时后开始进行正式试验。试验开始到试验结束给煤量、燃烧工况、给水量、给水温度、温度、压力等参数保持稳定。

技改前后各进行一次锅炉热效率详细测试。

2.2.3 技改前后的锅炉热效率详细测试结果

锅炉技改前锅炉热效率为89.31%，技改后锅炉热效率为87.88%。

3 结论

文中研究采用回收排放的废气作为一次风与新鲜风混合送入炉膛再次燃烧，炉膛燃烧状态由富氧状态转为接近贫氧状态，从而降低NOx的排放浓度和排放量的技改途径。通过对循环流化床工业燃煤锅炉技改前后NOx的排放量数据进行比对发现，在相同生产负荷、炉膛温度稳定的状况下NOx实测浓度变化不大，排放浓度降低了34.46%，环境效益明显，但同时飞灰含碳量增加，锅炉热效率下降1.43%。两相比较经济效益和环境效益，损失较少的锅炉热效率获得良好的环境效益，此类技改途径无疑会受到使用单位欢迎。