北京市節(jié)能監(jiān)測(cè)中心研制推出的第二代超低氮燃燒設(shè)備亮相中國(guó)暖通展。該設(shè)備是裝在燃?xì)忮仩t上的一種燃燒器，可以使燃?xì)忮仩t的氮氧化物排放低于30mg，這也是北京市環(huán)保局要求2017年4月后所有燃?xì)忮仩t必須達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)北京節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)中心經(jīng)理蔣歷民介紹，現(xiàn)在北京市運(yùn)行的2萬(wàn)多臺(tái)燃?xì)忮仩t，氮氧化物排放基本都在100mg/m3以上，污染物排放減排存在巨大空間。煤粉工業(yè)鍋爐可結(jié)合室燃鍋爐的特點(diǎn)，采用濃淡燃燒、空氣分級(jí)、煙氣再循環(huán)等多種手段實(shí)現(xiàn)低氮燃燒?！拔覀冄邪l(fā)的超低氮燃燒器已經(jīng)在20多臺(tái)燃?xì)忮仩t上得到試用，可以使氮氧化物排放持續(xù)穩(wěn)定在30mg/m3以下，這也是北京市DB11-139-2015地方法規(guī)，對(duì)鍋爐尾氣排放提出的嚴(yán)要求?！?/span>

蔣歷民坦言，“與傳統(tǒng)擴(kuò)散式燃燒技術(shù)相比，這種采用全預(yù)混表面燃燒技術(shù)的超低氮燃燒器安全性更高。低氮燃燒器的分類(lèi)為：1．階段燃燒器：根據(jù)分級(jí)燃燒原理設(shè)計(jì)的階段燃燒器，使燃料與空氣分段混合燃燒。擴(kuò)散燃燒是將燃?xì)馀c空氣直擴(kuò)散在整個(gè)爐膛燃燒，一旦爆燃，其影響相當(dāng)大。而我們這個(gè)燃燒技術(shù)由于金屬纖維網(wǎng)容積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于整個(gè)爐膛，因此也相對(duì)安全的多。另外，絲網(wǎng)空隙設(shè)計(jì)上，燒頭前端薄弱區(qū)域設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)泄壓開(kāi)孔;其朝向鍋爐防爆門(mén)方向;即使萬(wàn)一出現(xiàn)爆燃，也不致于損壞鍋爐?！薄?/span>

據(jù)了解，燃?xì)忮仩t煙氣排放產(chǎn)生的氮氧化物是霧霾的重要成因之一，為控制霧霾的形成，2015年7月北京市環(huán)保局頒布新的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，氮氧化物排放限值從平均120mg/m3降至到30mg/m3，新標(biāo)準(zhǔn)將于2017年4月1日開(kāi)始實(shí)施。目前全市有20蒸噸以下的中小型燃?xì)忮仩t9500臺(tái)左右，晚要在2017年年底前完成低氮排放改造。其中，燃料型NO約占80-90%，是各種低NO技術(shù)控制的主要對(duì)象?！艾F(xiàn)在鍋爐運(yùn)營(yíng)單位都在等環(huán)保部門(mén)的補(bǔ)貼政策和標(biāo)準(zhǔn)，不過(guò)目前我們的產(chǎn)品年產(chǎn)量約在2000臺(tái)左右。

位于望京的藍(lán)天供熱廠(chǎng)，該廠(chǎng)鍋爐房的10臺(tái)燃?xì)鉄崴仩t均安裝了低氮燃燒器和煙氣再循環(huán)裝置，經(jīng)過(guò)測(cè)試，改造后鍋爐排放的氮氧化物從原來(lái)的不超過(guò)100毫克每立方米下降至不超過(guò)30毫克每立方米。

熱力集團(tuán)副總經(jīng)理劉榮介紹，為落實(shí)企業(yè)環(huán)保責(zé)任，熱力集團(tuán)2014年就對(duì)望京藍(lán)天鍋爐房?jī)?nèi)的2臺(tái)鍋爐進(jìn)行了煙氣清潔節(jié)能改造，2016年繼續(xù)對(duì)其他8臺(tái)鍋爐完成了低氮改造。改造后，該廠(chǎng)年減排氮氧化物36噸。

據(jù)介紹，2017年，北京熱力集團(tuán)將陸續(xù)對(duì)所轄208處鍋爐房1144臺(tái)鍋爐開(kāi)展低氮改造，達(dá)到新的鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)。

記者了解到，本市2015年7月1日出臺(tái)了新《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，重點(diǎn)加嚴(yán)了燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t等固定燃燒源氮氧化物排放限值。根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》要求，今年4月1日后，新建鍋爐執(zhí)行30毫克/立方米的排放限值標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于位于高污染燃料禁燃區(qū)內(nèi)的在用鍋爐，4月1日起，執(zhí)行80毫克/立方米排放限值。該標(biāo)準(zhǔn)總體上與歐洲鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)，接近于目前全世界嚴(yán)的美國(guó)南加州鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)。北京市大規(guī)模使用始于1998年陜京一線(xiàn)投產(chǎn)，數(shù)據(jù)顯示，陜京線(xiàn)已累計(jì)向北京市輸送超過(guò)750億立方米。

市、區(qū)兩級(jí)政府出臺(tái)經(jīng)濟(jì)政策鼓勵(lì)低氮改造工作在加嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，本市還給予經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)政策，以促進(jìn)鍋爐低氮改造工作。目前，全市各相關(guān)區(qū)已基本出臺(tái)轄區(qū)配套資金政策。

燃燒器發(fā)生故障不點(diǎn)火，控制器自動(dòng)保護(hù)關(guān)機(jī)。故障燈（紅色）點(diǎn)亮。

    關(guān)閉電源，檢查燃燒器系統(tǒng)外部狀態(tài)。

1、檢查燃燒器加溫油池溫度設(shè)定是否正確。

2、檢查加溫油池內(nèi)液面高度。（液面不能高過(guò)上止點(diǎn)）

3、檢查溢油槽。（保持清潔不能有油）

4、檢查氣源氣壓。檢查油水分離器，放掉其中的水。

5、檢查感光器。（保持清潔）

6、檢查油箱存油。檢查過(guò)濾網(wǎng)。

7、取下燃燒器，檢查穩(wěn)焰盤(pán)和點(diǎn)火電極的間隙。

第二步：按控制器按鈕復(fù)位。（斷電狀態(tài)）

第三步：接通電源，啟動(dòng)燃燒器，觀(guān)察設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀況。查出故障及時(shí)排除。

故障現(xiàn)象故障處理檢查加溫油池是否升溫 ☆　如果不升溫：1、檢查電源 排除故障

2、加溫油池內(nèi)液面過(guò)高 放掉部分油降低液面加溫油池達(dá)到設(shè)定溫度后檢查風(fēng)機(jī)、電極、氣路電磁閥的運(yùn)行狀況 ☆　風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后不停，燃燒器不點(diǎn)火，控制器故障指示燈不亮控制器故障 更換控制器☆　風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火電極工作正常，電磁閥無(wú)動(dòng)作，燃燒器不點(diǎn)火1、油槽內(nèi)有油 清除干凈

2、接觸開(kāi)關(guān)故障 更換接觸開(kāi)關(guān)☆　風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，電磁閥有動(dòng)作，但燃燒器不點(diǎn)火1、電極間隙過(guò)大或電極有搭鐵現(xiàn)象 調(diào)整電極間隙

2、油路堵塞，清洗油管、噴油頭

3、無(wú)壓縮空氣，檢查氣源☆　燃燒器點(diǎn)燃后 火焰不穩(wěn)定、升溫慢、中途熄火1、吸油管內(nèi)壁結(jié)垢 拆下油管清除

2、油中含水太多 油箱放水 同時(shí)檢查油浮子是否起作用

3、油嘴O型圈損壞 更換O型圈

4、感光器損壞或過(guò)臟、更換、清潔過(guò)溫保護(hù) ☆　燃燒器突然停機(jī) 故障燈不亮 再次啟動(dòng)無(wú)反應(yīng)檢查加溫油池內(nèi)液面高度 如液面過(guò)低加入燃油升至液面標(biāo)志處 按過(guò)溫保護(hù)器復(fù)位按鈕復(fù)位 然后重新啟動(dòng)燃燒器☆　排放有煙1、穩(wěn)焰盤(pán)結(jié)焦 取下燃燒器清洗穩(wěn)焰盤(pán)

2、風(fēng)門(mén)開(kāi)度不正確 調(diào)整風(fēng)門(mén)☆　供油故障1、油泵或馬達(dá)故障 及時(shí)排除或更換

2、檢查過(guò)濾罐和過(guò)濾網(wǎng)清除濾網(wǎng)表面積垢

3.1 低過(guò)量空氣燃燒

低過(guò)量空氣燃燒是燃燒過(guò)程盡可能在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，隨著煙氣中過(guò)量氧的減少，可以抑制煙氣中氮氧化物前驅(qū)體與O2的反應(yīng)，這是一種的降低NOx排放的方法，可降低NOx排放15%～20%。但同時(shí)，如果爐內(nèi)氧含量過(guò)低，如低于3%，則有可能導(dǎo)致燃?xì)獾牟煌耆紵?，出口煙氣中CO含量或其他可燃物含量增加，降低燃燒效率。氮是由燃燒產(chǎn)生的，而燃燒方法和燃燒條件對(duì)氮的生成有較大影響，因此可以通過(guò)改進(jìn)燃燒技術(shù)來(lái)降低氮，其主要途徑如下：選用N含量較低的燃料，包括燃料脫氮和轉(zhuǎn)變成低氮燃料。

3.2 空氣分級(jí)燃燒

空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是將助燃空氣分級(jí)送入燃燒裝置的技術(shù)，通常在一級(jí)燃燒區(qū)，將助燃空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?0%～75%（相當(dāng)于理論空氣量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒，過(guò)量空氣系數(shù)α＜1，在降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平的同時(shí)，在燃燒區(qū)域形成還原氣氛，抑制了NOx在一級(jí)燃燒區(qū)的生成量。為了完成燃?xì)馊紵^(guò)程，將完全燃燒所需的其余空氣送入第二級(jí)燃燒區(qū)，與一級(jí)“貧氧燃燒”產(chǎn)生的煙氣混合，此階段空氣系數(shù)α＞1，保證了燃?xì)獾娜紶a度，同時(shí)，由于一階段產(chǎn)生的煙氣對(duì)空氣的稀釋?zhuān)植垦鹾拷档停欣诮档头磻?yīng)（1）（2）的反應(yīng)速率。由于整個(gè)燃燒過(guò)程所需空氣是分兩級(jí)或多級(jí)送入燃燒區(qū)域，故稱(chēng)為空氣分級(jí)燃燒法。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)3年的理論分析、設(shè)計(jì)改進(jìn)、我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)終于成功研發(fā)出了適合我國(guó)低氮燃燒的燃燒機(jī)，并成功應(yīng)用于600MW亞臨界控制循環(huán)鍋爐工程。才雷等將空氣分級(jí)燃燒技術(shù)作為降低鍋爐NOx排放的主要燃燒控制手段，通過(guò)對(duì)一次風(fēng)二次風(fēng)的給入控制，將煙氣出口NOx含量由1164.92mg/m3降低至704.7mg/m3。

3.3 燃料分級(jí)技術(shù)

燃料分級(jí)燃燒技術(shù)又稱(chēng)為三級(jí)燃燒技術(shù)或再燃燒技術(shù)，空氣和燃料都分級(jí)送入爐膛，形成初始燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。其原理是利用燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生NOx的還原反應(yīng)，進(jìn)而降低NOx的排放。將80%～85%的燃料送入一級(jí)燃燒區(qū)，在α＞1條件下，燃燒并生成NOx；其余15%～20%的燃料送入二級(jí)燃燒區(qū)，在α＜1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮?dú)?，二?jí)燃燒區(qū)又稱(chēng)再燃區(qū)，在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成；由于可能存在未燃燼的燃料，需在第三級(jí)燃燒區(qū)送入空氣，保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。美國(guó)John Zink公司利用燃料分級(jí)燃燒原理開(kāi)發(fā)了適用于管式加熱爐的遠(yuǎn)距離分級(jí)式爐子工業(yè)燃燒器結(jié)構(gòu)及方法的專(zhuān)利技術(shù)，與未采用該技術(shù)的加熱爐相比，可減少28%左右的NOx排放。在大多數(shù)燃燒裝置中，前者是NO的主要來(lái)源，我們將此類(lèi)NO稱(chēng)為“熱反應(yīng)NO”，后者稱(chēng)之為“燃料NO”，另外還有“瞬發(fā)NO”。

3.4 煙氣再循環(huán)

煙氣再循環(huán)時(shí)將一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿肴紵齾^(qū)域，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入燃燒區(qū)域，不僅降低燃燒溫度，同時(shí)也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了NOx的排放濃度。美國(guó)卡博特公司在炭黑尾氣余熱鍋爐系統(tǒng)中采用了煙氣再循環(huán)技術(shù)對(duì)尾排煙氣進(jìn)行了有效控制，當(dāng)循環(huán)煙氣量由占總給入氣體量的0%、6%增大到39%時(shí)，煙氣NOx含量由522mg/m3降低為376mg/m3及246mg/m3。在實(shí)際燃燒裝置中反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，[NO2]/[NO]比例很小，即NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2很少，可以忽略。顯然，再循環(huán)煙氣進(jìn)入燃燒區(qū)域后需要吸收熱量，重新升溫至燃燒溫度，過(guò)量的再循環(huán)煙氣將導(dǎo)致較低的燃燒溫度，必然引起不燃燒或燃燒不完全的現(xiàn)象，進(jìn)一步將導(dǎo)致燃料無(wú)法穩(wěn)定燃燒，通常煙氣再循環(huán)率控制在30%以?xún)?nèi)，以確保燃?xì)獾姆€(wěn)定燃燒。

3.5 低NOx燃燒器

燃燒器的性能對(duì)低熱值燃?xì)馊紵O(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從NOx的生成機(jī)理出發(fā)，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過(guò)改變工業(yè)燃燒器的風(fēng)煤比例，可以將前述的空氣分級(jí)、燃料分級(jí)和煙氣再循環(huán)降低NOx濃度的低氮燃燒技術(shù)用于燃燒器，以盡可能地降低著火氧的濃度、適當(dāng)降低著火區(qū)的溫度達(dá)到限度地抑制NOx生成的目的，這是目前低NOx燃燒器的主要設(shè)計(jì)理念。李陽(yáng)扶等通過(guò)特殊的燃?xì)馊紵鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將燃料與空氣分級(jí)分段給入、燃料與助燃空氣以亞化學(xué)當(dāng)量比率給入、抽取鍋爐尾部煙氣經(jīng)混合裝置與空氣混合后進(jìn)入燒嘴，將強(qiáng)化燃?xì)馀c助燃空氣的混合、分級(jí)分段燃燒、煙氣循環(huán)等技術(shù)進(jìn)行集成，大大降低了NOx的生成。低NOx燃燒器中還有一種比較常用的燃燒技術(shù)為低NOx旋流燃燒技術(shù)，如2.4節(jié)所述。旋流燃燒技術(shù)強(qiáng)化反應(yīng)物混合與穩(wěn)定燃燒方面研究者們已形成了共識(shí)，旋流燃燒能夠形成燃燒產(chǎn)物的中心回流區(qū)，回流區(qū)內(nèi)高溫低速的燃燒產(chǎn)物和中間體對(duì)未反應(yīng)的空氣和燃料進(jìn)行預(yù)熱、稀釋?zhuān)軌蛴行У貜?qiáng)化低熱值合成氣燃燒，在高速射流下形成穩(wěn)定的火焰。在鍋爐改造前使用的配煤、配風(fēng)方式很大程度上不適用，不僅會(huì)對(duì)鍋爐的各項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生影響，還會(huì)使鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃的能力變低。與此同時(shí)，煙氣循環(huán)使得爐內(nèi)溫度分布更加均勻，稀釋燃燒反應(yīng)物，降低燃燒溫度、縮小高溫區(qū)，降低氧含量，有可能抑制NOx的形成，但不同研究者對(duì)旋流燃燒降低氮氧化物排放的研究結(jié)果卻存在較大差異。Coghe等分別采用了不同的燃燒器或旋流方式研究旋流數(shù)對(duì)NOx生產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量可降低25%～30%。而Zhou等的研究結(jié)果表明，隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量先高后減小，且仍高于無(wú)旋流時(shí)的排放量。