燃气锅炉低氮燃烧器如何选择

2017 年 4 月 1 日北京市正式施行最严苛的锅炉氮氧化物排放标准, 要求新建的锅炉氮氧化物排放低于30 毫克，在用的锅炉氮氧化物排放低于80 毫克，未来这个标准将会逐步应用到全国各个省市，对于目前市场上大部分的在用燃气锅炉业主来说意味着必须更换成低氮燃烧器，才能满足排放要求。

在了解燃气锅炉低氮燃烧器前，我们先来先了解一下NOx 氮氧化物的生成机制：
热力型NOx是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx，是目前大气污染中氮氧化物的主要来源。对于燃气锅炉来说，热力型 NOx 的产生和燃烧的温度呈指数型关系，通常在燃烧温度高于1000 摄氏度的时候开始产生，而在 1400 度以上 NOx 的生成速度会急剧增加。下图反映的是燃气锅炉的NOx 排放和温度的关系。

基于以上 NOx 的生成机制，燃气锅炉低氮燃烧器控制NOx 的技术主要着眼于两个方向：
①　降低火焰温度
②　降低空气氧含量

低氮燃烧器和超低氮燃烧器类型

传统的燃气锅炉燃烧器通常的NOx 排放在120~150 毫克左右。燃气锅炉低氮燃烧器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃烧器。NOx 排放在 30 毫克以下的通常称为超低氮燃烧器。

燃气锅炉低氮燃烧器通常基于下列技术：
1. 电子比例调节和氧含量控制技术来精确控制氧含量；
2. FGR烟气再循环技术来降低火焰温度和氧含量；
3. 全预混的表面燃烧技术来降低火焰温度和实现充分燃烧。

上述技术中 1 通常是燃气锅炉低氮燃烧器的必须配置；基于上述技术，市场的燃气低氮燃烧器主要分为以下类型：
1. FGR低氮燃烧器
FGR低氮燃烧器通常能够将NOx 在全火范围内控制到65 毫克，极限大约在40 毫克左右，进一步降低NOx 排放可能导致燃烧不稳定，或者牺牲可调比等弊端。
2. 表面燃烧超低氮燃烧器
表面燃烧超低氮燃烧器通常能够将NOx 在全火范围内控制到30 毫克以内， 其优点是安装简单，不需要FGR 烟气再循环管道；其主要缺点是需要过滤空气，加大了维护工作量；同时氧含量在 7%左右，降低了部分燃烧效率。
3. 表面燃烧 +FGR超低氮燃烧器。
表面燃烧 +FGR超低氮燃烧器结合了表面燃烧的NOx 控制优点和FGR降氧含量优点， 可以实现在全火范围控制NOx 到 20 毫克水平，同时控制氧含量在3%以内，大化燃烧效率。其主要缺点是设备成本较高。

选择燃气锅炉低氮燃烧器时考虑的主要参数

尾氧含量
为了达到充分燃烧的极限过剩空气系数为大约1.1, 对应的理论尾氧含量为大约2%. 更高的尾氧含量通常意味着燃烧器效率的降低。理想的燃烧器尾氧含量可以控制在3%以内； 市场上表面燃烧的燃烧器的尾氧含量通常在7%左右， 相对于 3%的尾氧含量， 意味着产生相同的热量，需要多耗费大约 6~8%的天然气。对于常年运转或者设备长期在较高负荷运转，天然气消耗量比较大的业主，选择一款尾氧含量低的燃烧器对于降低运行成本至关重要。

可调比
采用了电子比例调节的低氮燃烧器通常应该具备至少５：１以上的高可调比。更低的可调比意味着实际运行过程中更多的ON/Off 启停，同时也意味着更多的天然气消耗。除非是负荷常年在一个比较小的稳定区间的锅炉，选择一个高可调比的燃烧器对于降低天然气的消耗，降低运行成本，延长设备的使用寿命非常重要。

其它主要考虑因素
燃烧稳定性是选择燃气锅炉低氮燃烧器的主要考虑因素，包括设备本身的可靠性。对于采用FGR技术的低氮燃烧器，需要特别关注FGR烟气再循环比例，过大的比例意味着燃烧极易不稳定，或者对于设备的技术和控制水平有比较苛刻的要求。

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