利用鍋爐煙道排煙檢測結果調整優化鍋爐燃燒工況

李雄智 田惠蘭 羅選蓉

[摘 ? ?要]鍋爐煙道排煙檢測不僅僅是對鍋爐燃燒后排放污染物的在線檢測系統，通過對鍋爐尾部煙氣檢測數據分析，可發現鍋爐燃燒工況的癥結所在，對控制系統進行調整優化，改善鍋爐燃燒工況，達到節能、降耗、減排效果。

[關鍵詞]鍋爐;燃燒工況;污染源;氧含量;在線檢測

[中圖分類號]TK229.6 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]Boiler flue exhaust gas detection is not only an online detection system for pollutants discharged after the boiler is burned. Through the analysis of the tail gas detection data of the boiler， the crux of the boiler combustion conditions can be found， and the control system can be adjusted and optimized. Improve boiler combustion conditions to achieve the effects of energy saving， consumption reduction， and emission reduction.

[Keywords]boiler; combustion conditions; pollution source; oxygen content; online detection

1 鍋爐定義

鍋爐是通過燃燒化石等可燃物質產生熱量并將水轉化為高溫高壓蒸汽，使熱能釋放并轉移或轉化為動能的設備，是工業企業動力系統主要設備，在工業生產中廣泛應用。同時鍋爐又是大氣污染（煙塵PM2.5）、二氧化硫等主要污染源，現在對環保控制要求越來越嚴格，企業節能減排壓力越來越大，在鍋爐尾部煙道安裝在線檢測系統是環保監控的必然趨勢。

2 鍋爐排煙影響因素分析

鍋爐排煙狀況在很大程度上反映了鍋爐燃燒工況（燃料量與氧量比值），而鍋爐尾部煙道在線檢測量主要是煙塵、二氧化硫、煙氣含氧量等，均與鍋爐燃燒工況密切關聯，尤其是煙氣含氧量。

煙氣含氧量是鍋爐燃料燃燒后排出的煙氣含氧量，與鍋爐燃燒效率、排煙損失相關。影響煙氣含氧量的主要因素有燃料量、燃料成分、空氣量，即燃燒工況。鍋爐煙氣環保在線檢測中的二氧化硫含量是通過煙氣含氧量的換算數據，如式（1）所示：

p為折算后的二氧化硫排放濃度，P為二氧化硫排放濃度; C為氧氣實測值，C為鍋爐額定負荷燃燒時氧氣值。

因此，對鍋爐尾部煙道在線檢測系統數據的監控、分析，即可觀測污染物參數實況，又可對鍋爐燃燒工況進行比對，通過調整風機開度、轉速以調整送入爐膛空氣量，達到煙氣排放達標和確保鍋爐內燃料充分燃燒的效果。

某廠運行一臺SHZ20-1.25油氣鍋爐，圖1是該爐燃燒天然氣時尾部煙道在線檢測系統數據截屏。

系統在8：00—17：00以每小時檢測一次的頻率，測得10組氧含量數據在0.227%～3.107%，對應的折算二氧化硫濃度數據在121.85～185.63mg/m3，超過了環保鍋爐燃用天然氣排放二氧化硫100mg/m3限值。期間觀察爐膛、燃燒器及鍋爐負荷均正常，用環保部門的移動煙氣檢測儀現場檢測比對，檢測系統數據截屏如圖2所示。

系統在13：16—14：43以3～10min檢測一次的頻率，測得24組氧含量數據，其中17組在0.17%～5.32%，對應的折算二氧化硫濃度數據在59～98mg/m3，二氧化硫濃度相對較高，接近排放限值;另7組數據在氧含量15.87%～21%，對應的折算二氧化硫濃度數據在0～8mg/m3，二氧化硫濃度很低。移動煙氣檢測儀與在線檢測在檢測頻次差異導致檢測有誤差，卻基本趨同;但移動煙氣檢測儀還有一個重要檢測參數：一氧化碳含量，圖中氧含量數據，其中14：14及14：17兩組氧含量0.23%及0.25%，對應一氧化碳含量：102mg/m3及41mg/m3，可判定期間為停爐（實測數據為煙道內殘余量，鍋爐停爐并未產生任何CO、SO2）;13：20及13：29兩組氧含量5.32%及16.31%，對應一氧化碳含量：7 911mg/m3及2 370mg/m3，可判定期間為啟爐;7組數據：氧含量15.87%～21%，對應的折算一氧化硫濃度數據：0～167mg/m3，為鍋爐正常運行;13組氧含量：0.17%～5.32%，對應一氧化碳含量：9 475～9 958mg/m3，為鍋爐運行期間天然氣未完全燃燒工況，由天然氣（主要成分甲烷CH4）燃燒反應式（Q為熱量）：

CH4+2O2=CO2+2H2O+Q1（完全燃燒） （2）

2CH4+3O2=2CO+42H2O+Q2（不完全燃燒） （3）

一氧化碳是天然氣不完全燃燒的中間產物，放熱量Q2

一氧化碳可繼續燃燒：2CO+O2=2CO2+Q3 （4）

完全燃燒與不完全燃燒熱量：Q1=Q2+Q3鍋爐煙氣含氧量低導致不完全燃燒，Q3熱量完全損失，產生CO、SO2污染物高排放。

3 煙氣含氧量數值優化措施

通過對該鍋爐尾部煙道在線檢測及移動煙氣檢測儀數據比對分析，煙氣含氧量低是鍋爐燃燒工況差的重要因素，要改善鍋爐燃燒工況，需提高煙氣含氧量，即適當加大鍋爐風機送風量，根據鍋爐煙氣流程制定煙氣含氧量控制流程，如圖3所示。

空（氧）氣經風機在燃燒器與天然氣混合點火噴入鍋爐爐膛燃燒，形成高溫煙氣經水冷壁、對流管充分換熱后進入尾部煙道、煙囪排放到大氣;在尾部煙道安裝在線檢測系統，煙氣成分，含量經傳感器到鍋爐控制系統，設定優化給氧量參數，由風機變頻器調控風機電機轉速或風機風門調節風閥開度，煙氣含氧量控制方案，如圖4所示：

因鍋爐負荷、送風量、煙氣含氧量不是線性的，其函數關系異常復雜，可用比例漸進法在燃燒器控制板調增鍋爐風機送風量，送風量調增量須使尾部煙氣檢測含氧量達到15%～20%為確定值，超過20%則過氧燃燒，鍋爐熱效率反降低;按此規律，調整數據見表1。

調整參數后，鍋爐尾部煙道在線檢測系統數據截屏，如圖5所示。

從數據看，二氧化硫折算濃度在30mg/m3以下，遠低于表1數據，鍋爐燃燒工況也大有改善。

4 結語

通過嚴格執行環保排放標準，對鍋爐尾部煙氣檢測數據分析，可發現鍋爐燃燒工況的癥結所在，有針對性地調整優化，達到節能、降耗、減排效果。二氧化硫含量是通過煙氣含氧量的換算數據，在鍋爐停爐或運行點火期間，二氧化硫折算數據是不實的，停爐期間鍋爐不產生二氧化硫，是0排放。有必要在尾部煙氣檢測中增加一氧化碳檢測參量，可很直觀地判斷鍋爐燃料是否完全燃燒，也可將該參量加入鍋爐燃燒控制參數，優化燃燒控制系統。

參考文獻

[1] 固定污染源煙氣（SO2，NOX，顆粒物）排放連續監測技術規范：HJ 75—2017[S].