燃气锅炉低氮改造后常见故障原因分析及应对措施
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A b s tr a c t: Based on the engineering experiences and the principle o f combustion technology, this paper analyzed the causes of and measurements to the frequent-occurred failures after the low-NOx upgrading of gas boilers,including:reduced boiler output,equipment vibration,operating noise, condensed water pollution, increased downtime, excessive carbon monoxide emissions, and reduced boiler efficiency.
完 成 了 燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 的 既 定 目 标 ，北 京 市 冬 季 空 气质量得到明显改善。
但 是 ，燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 技 术 应 用 时 间 较 短 ， 众 多 应 用 技 术 的 适 用 范 围 和 工 程 经 验 都 在 摸 索 、优化 中 ，面对国内纷繁复杂的应用环境，进行低氮改造的 锅 炉 房 难 免 出 现 多 种 问 题 。为 应 对 这 些 问 题 ，北 京 市 质量技术监督局曾专门发布指南对燃气锅炉使用中的 安全风险防范进行指导。本文结合工程实践经验和低 氮 燃 烧 器 设 计 原 理 ，对 燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 后 常 见 故 障 的 原 因 进 行 分 析 ，并 依 据 原 因 提 出 相 应 的 应 对 措 施 ，
Keywords： gas boiler low NOx upgrading faults solutions
i 概述
近年来，华 北 、华东地区频繁遭受严重雾霾天气 侵 袭 ，大气环境受到严峻挑战。为了治理雾霾，中央 和 地 方 出 台 了 大 量 的 法 律 法 规 。北 京 市 在 环 保 工 作 上 不遗余力，于2015年7月 1 日，出台并 实 施 了 《锅炉大 气污染物排放标准》（D B 11 139-2015)，对雾霾重要 前体物— 氮氧化物的排放进行了严格限制，要求新 建燃气锅炉NOx排放低于3 0 m g / m \ 该标准接近于全 世界最严的美国南加州标准。截至2017年 底 ，北京市
锅炉效率下降：烟 气 增 加 、排烟温度升高，锅炉 效 率 下 降 ，耗 气 量 增 加 。
3 氮氧化物的生成和控制技术
由于这些故障都是因为采用了一些不适宜的低 氮 燃 烧 技 术 引 起 的 ，为 了 后 文 更 好 地 分 析 故 障 产 生 过 程 ，本节对氮氧化物的生成和控制技术进行简介。
燃 烧 形成的氮氧化物包括热力型（T - N O x ) 、快 速 型 （P -NOx ) 、燃 料 型 （F - N O x ) 三类。受燃料种 类 和 燃 烧 方 式 的 影 响 ，燃 气 锅 炉 生 成 的 氮 氧 化 物 绝 大 部 分 为 热 力 型 氮 氧 化 物 ，小 部 分 为 快 速 型 氮 氧 化 物 ，
采用扩散式低氮燃烧器进行低氮改造的燃气锅炉 常见故障包括以下几项。
锅 炉 出 力 降 低 ：为 了 保 证 排 放 达 标 ，锅炉不得不 降低负荷运行。
设备 震 动 ：运行时锅炉本体、风 机 、烟道等出现 较强震动。
运行噪声：风 机 、燃烧器噪声增加，炉膛内出现 断断续续的燃烧噪声。
冷 凝 水 污 染 ：锅 炉 冷 凝 水 从 烟 气 回 流 管 、锅炉炉 墙 等 处 泄 漏 ，污 染 工 作 区 域 及 设 备 ，情 况 见 图 1。
天然气燃烧的理论空气量约为95以14丨城市燃气202001总第539期朱禹洲等?燃气锅炉低氮改造后常见故障原因分析及应对措施表2普通型锅炉与低氮型锅炉的炉膛尺寸对比表规格锅炉类型炉膛尺寸mw直径m长度m体积m3截面积m207普通062057028低氮型07517307604414普通0728108038低氮型0829146050过剩空气系数调至135的低氮燃烧器与过剩空气系数为12的普通燃烧器为例计算烟气的增加量
关 键 词 ：燃气锅炉低氮改造故障应对措施
The Causes and Measurements to Faults Frequently-occurred in Gas Boilers upon Low NOx Upgrading
Zhu Yuzhou, Zhang Qingpeng, Hou Cuicui
朱禹洲等•燃气锅炉低氮改造后常见故障原因分析及应对措施
doi: 10.3969/j .issn. 1671-5152.2020.01.002
燃气锅炉低氮改造后 常见故障原因分析及应对措施
□ 北 京 市 公 用 事 业 科 学 研 究 市 燕 山 工 业 燃 气 设 备 有 限 公 司 （100011 ) 侯翠翠
城市燃气2020/01总第539期 I 13
燃气技术 Gas Technology
供 燃 气 锅 炉 运 营 单 位 参 考 ，提 高 运 行 水 平 。
2 常见故障
燃 气 锅 炉 低 氮 燃 烧 器 一 般 分 为 两 种 ，分别 是 扩 散 式 低 氮 燃 烧 器 和 全 预 混 表 面 燃 烧 低 氮 燃 烧 器 ，本文仅 讨论扩散式低氮燃烧器。
摘 要 ： 本文 依 据 工 程 实 践 经 验 ，结 合 低 氮 燃 烧 技 术 原 理 ，对 燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 后 常 见 故 障 ：锅炉
出 力 降 低 、设 备 震 动 、运 行 噪 声 、冷 凝 水 污 染 、故 障 停 机 频 次 增 加 、一 氧 化 碳 排 放 超 标 、 锅 炉 效 率 下 降 的 原 因 进 行 了 分 析 ，并 给 出 了 相 应 的 应 对 措 施 ，供 低 氮 锅 炉 运 营 及 相 关 单 位 参考。
-般没有燃料型氮氧化物。因 此 ，控制燃气锅炉氮氧 化物排放主要是控制热力型氮氧化物。
热力型氮氧化物是由于燃气燃烧放热过于集中， 局 部 形 成 高 温 区 ，氮 气 与 氧 气 混 合 物 在 这 些 高 温 区 反 应大量生成氮氧化物m 。据 此 ，燃气锅炉抑制氮氧化 物 生 成 的 控 制 方 法 包 括 ：通 过 优 化 燃 气 和 空 气 的 流 动 方 向 ，使火焰变薄、长 ，分散燃烧和放热，降低单位 容 积 内 的 热 负 荷 ；或 者 采 用 气 体 稀 释 燃 烧 的 火 焰 ，降 低 火 焰 温 度 ；或 者 改 变 燃 气 和 空 气 的 混 合 比 例 ，使反 应 偏 离 适 宜 的 化 学 反 应 当 量 比 ，抑 制 燃 烧 放 热 ，抑 制 氧 气 与 氮 气 反 应 。具 体 低 氮 燃 烧 技 术 包 括 ：分 级燃 烧 、浓淡燃烧、烟气再循环、高过剩空气系数燃烧等。
完 成 了 燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 的 既 定 目 标 ，北 京 市 冬 季 空 气质量得到明显改善。
但 是 ，燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 技 术 应 用 时 间 较 短 ， 众 多 应 用 技 术 的 适 用 范 围 和 工 程 经 验 都 在 摸 索 、优化 中 ，面对国内纷繁复杂的应用环境，进行低氮改造的 锅 炉 房 难 免 出 现 多 种 问 题 。为 应 对 这 些 问 题 ，北 京 市 质量技术监督局曾专门发布指南对燃气锅炉使用中的 安全风险防范进行指导。本文结合工程实践经验和低 氮 燃 烧 器 设 计 原 理 ，对 燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 后 常 见 故 障 的 原 因 进 行 分 析 ，并 依 据 原 因 提 出 相 应 的 应 对 措 施 ，
Keywords： gas boiler low NOx upgrading faults solutions
i 概述
近年来，华 北 、华东地区频繁遭受严重雾霾天气 侵 袭 ，大气环境受到严峻挑战。为了治理雾霾，中央 和 地 方 出 台 了 大 量 的 法 律 法 规 。北 京 市 在 环 保 工 作 上 不遗余力，于2015年7月 1 日，出台并 实 施 了 《锅炉大 气污染物排放标准》（D B 11 139-2015)，对雾霾重要 前体物— 氮氧化物的排放进行了严格限制，要求新 建燃气锅炉NOx排放低于3 0 m g / m \ 该标准接近于全 世界最严的美国南加州标准。截至2017年 底 ，北京市
锅炉效率下降：烟 气 增 加 、排烟温度升高，锅炉 效 率 下 降 ，耗 气 量 增 加 。
3 氮氧化物的生成和控制技术
由于这些故障都是因为采用了一些不适宜的低 氮 燃 烧 技 术 引 起 的 ，为 了 后 文 更 好 地 分 析 故 障 产 生 过 程 ，本节对氮氧化物的生成和控制技术进行简介。
燃 烧 形成的氮氧化物包括热力型（T - N O x ) 、快 速 型 （P -NOx ) 、燃 料 型 （F - N O x ) 三类。受燃料种 类 和 燃 烧 方 式 的 影 响 ，燃 气 锅 炉 生 成 的 氮 氧 化 物 绝 大 部 分 为 热 力 型 氮 氧 化 物 ，小 部 分 为 快 速 型 氮 氧 化 物 ，
采用扩散式低氮燃烧器进行低氮改造的燃气锅炉 常见故障包括以下几项。
锅 炉 出 力 降 低 ：为 了 保 证 排 放 达 标 ，锅炉不得不 降低负荷运行。
设备 震 动 ：运行时锅炉本体、风 机 、烟道等出现 较强震动。
运行噪声：风 机 、燃烧器噪声增加，炉膛内出现 断断续续的燃烧噪声。
冷 凝 水 污 染 ：锅 炉 冷 凝 水 从 烟 气 回 流 管 、锅炉炉 墙 等 处 泄 漏 ，污 染 工 作 区 域 及 设 备 ，情 况 见 图 1。
天然气燃烧的理论空气量约为95以14丨城市燃气202001总第539期朱禹洲等?燃气锅炉低氮改造后常见故障原因分析及应对措施表2普通型锅炉与低氮型锅炉的炉膛尺寸对比表规格锅炉类型炉膛尺寸mw直径m长度m体积m3截面积m207普通062057028低氮型07517307604414普通0728108038低氮型0829146050过剩空气系数调至135的低氮燃烧器与过剩空气系数为12的普通燃烧器为例计算烟气的增加量
关 键 词 ：燃气锅炉低氮改造故障应对措施
The Causes and Measurements to Faults Frequently-occurred in Gas Boilers upon Low NOx Upgrading
Zhu Yuzhou, Zhang Qingpeng, Hou Cuicui
朱禹洲等•燃气锅炉低氮改造后常见故障原因分析及应对措施
doi: 10.3969/j .issn. 1671-5152.2020.01.002
燃气锅炉低氮改造后 常见故障原因分析及应对措施
□ 北 京 市 公 用 事 业 科 学 研 究 市 燕 山 工 业 燃 气 设 备 有 限 公 司 （100011 ) 侯翠翠
城市燃气2020/01总第539期 I 13
燃气技术 Gas Technology
供 燃 气 锅 炉 运 营 单 位 参 考 ，提 高 运 行 水 平 。
2 常见故障
燃 气 锅 炉 低 氮 燃 烧 器 一 般 分 为 两 种 ，分别 是 扩 散 式 低 氮 燃 烧 器 和 全 预 混 表 面 燃 烧 低 氮 燃 烧 器 ，本文仅 讨论扩散式低氮燃烧器。
摘 要 ： 本文 依 据 工 程 实 践 经 验 ，结 合 低 氮 燃 烧 技 术 原 理 ，对 燃 气 锅 炉 低 氮 改 造 后 常 见 故 障 ：锅炉
出 力 降 低 、设 备 震 动 、运 行 噪 声 、冷 凝 水 污 染 、故 障 停 机 频 次 增 加 、一 氧 化 碳 排 放 超 标 、 锅 炉 效 率 下 降 的 原 因 进 行 了 分 析 ，并 给 出 了 相 应 的 应 对 措 施 ，供 低 氮 锅 炉 运 营 及 相 关 单 位 参考。
-般没有燃料型氮氧化物。因 此 ，控制燃气锅炉氮氧 化物排放主要是控制热力型氮氧化物。
热力型氮氧化物是由于燃气燃烧放热过于集中， 局 部 形 成 高 温 区 ，氮 气 与 氧 气 混 合 物 在 这 些 高 温 区 反 应大量生成氮氧化物m 。据 此 ，燃气锅炉抑制氮氧化 物 生 成 的 控 制 方 法 包 括 ：通 过 优 化 燃 气 和 空 气 的 流 动 方 向 ，使火焰变薄、长 ，分散燃烧和放热，降低单位 容 积 内 的 热 负 荷 ；或 者 采 用 气 体 稀 释 燃 烧 的 火 焰 ，降 低 火 焰 温 度 ；或 者 改 变 燃 气 和 空 气 的 混 合 比 例 ，使反 应 偏 离 适 宜 的 化 学 反 应 当 量 比 ，抑 制 燃 烧 放 热 ，抑 制 氧 气 与 氮 气 反 应 。具 体 低 氮 燃 烧 技 术 包 括 ：分 级燃 烧 、浓淡燃烧、烟气再循环、高过剩空气系数燃烧等。