2019年二氧化硫、氮氧化物排放量目标下降3% 工业锅炉改造升级再加速！
国家环保部和地方环保局严抓大气污染防治工作，出台标准越来越严，工业企业作为污染防治主体也被纳入到了严格的环保监管之中。今年两会的《政府工作报告》中也再一次明确了二氧化硫、氮氧化物排放量下降3%的目标。对于企业来讲，加强污染防治，推动绿色发展是其在未来能够持续良好发展的必经之路，且这条道路上没有捷径。
截至2019年1月底，2018-2019年蓝天保卫战重点区域强化监督工作已完成17个轮次，共发现涉及大气环境问题31862个，其中涉气“散乱污”企业未完成整改问题1317个，应淘汰燃煤锅炉（含经营性炉灶）未拆除问题2303个。2019年，强化监督工作无疑将进一步加大力度并持续推进。
另一方面，在实现绿色发展的道路上除了绿色以外，最终目的还是落在发展二字。因此，在今年的政府工作报告也特别提出除了对企业依法监管以外，也要重视企业的合理诉求、加强帮扶指导，帮助引导企业积极转型升级，做到真正意义上的绿色发展。在这一点上，也对环保技术的发展提出了更高的要求，需要其在帮助企业满足低排放、低能耗的同时，也需要兼顾经济性和效率。
以氮氧化物为例，它是大气主要污染物之一，根据计算，氮氧化物实际造成的经济损失和防治成本比二氧化硫高出33.3%。除机动车尾气等交通污染源之外，大气中的氮氧化物主要来自火电厂、工业锅炉烟气排放等工业污染源。
锅炉是利用燃烧释放的热能或其他热能加热并生产规定参数(温度，压力)和品质的蒸汽、热水或其他工质的设备。工业锅炉常见于生产炼油、化工、制药、纺织和造纸等工业流程、为采暖、制冷提供所需的蒸汽或热水。
多年来由于装置技术落后、运营能力水平不高等因素，成为工业锅炉改造升级的难点。针对工业应用的超低排放锅炉研发已经是大势所趋，其中低氮燃烧技术是目前工业锅炉的主流污染物排放控制技术，它采用空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等技术手段，通过延缓燃烧进程或稀释烟气显热来控制热力型氮氧化物（NOx）排放。
在上海，这座位列全球人口和面积规模最大的都会区之一，其2016年城市二氧化硫、PM10和PM2.5较2010年平均浓度分别下降了48%、27%和25%。但与此同时，全市的氮氧化物浓度仅下降14%，究其原因，主要是柴油机和燃油（气）锅炉等稀薄燃烧源的燃料消费量不断攀升。根据上海市燃油（气）锅炉的调研结果，燃油锅炉的各项污染物排放水平要明显高于燃气锅炉，特别是在氮氧化物的排放量上。
上海市燃油（气）锅炉的各项污染物排放量平均值
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数据来自《锅炉大气污染物排放标准》编制组
霍尼韦尔为工业锅炉和商用锅炉提供的低氮燃烧器均使用清洁的天然气，从燃料出发减少排放。同时，精准的空气和燃气比设置能够实现“完全燃烧”，发挥燃烧器的最大工作效率，从而实现氮氧化物和一氧化碳排放量的最小化。
霍尼韦尔对这种技术的开发可以回溯到上世纪80年代，由于美国加州圣华金河谷地区要求锅炉燃烧的氮氧化物排放量不超过20mg/m3(毫克每标准立方米），霍尼韦尔开发了喷嘴混合低氮燃烧方案。采用燃烧器内的喷嘴混合和分段燃烧技术，该低氮燃烧器的使用可以使锅炉的氮氧化物排放完全符合目前北京30mg/m3的排放标准，在3.2%含氧量的情况下，还可以达到15mg/m3到20mg/m3的更低排放值，从点火位到最大功率时都能保证低于30mg/Nm3的排放值，实现真正全方位燃烧的低氮排放和低维护成本运行。
应用实例:城市锅炉减排
霍尼韦尔喷嘴混合低氮燃烧器已被广泛应用在北京、上海等城市的工业和商业锅炉中。除了使锅炉的氮氧化物排放量达到30mg /m3以下以外，还能够有效提升燃烧效率，降低2-3%的燃气消耗。
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原标题:2019年二氧化硫、氮氧化物排放量目标下降3%，工业锅炉改造升级再加速！
通过对生物质颗粒燃烧机理以及燃煤锅炉燃生物质颗粒存在问题的技术分析，在原燃煤链条工业锅炉基础上，对锅炉结构进行技术改造，满足安全与节能的需要。
生物质能作为煤、石油、天然气以外的第四大能源，是一种既环保又可再生循环利用的洁净能源。生物质是一种洁净的低碳燃料，其含硫和含氮量均较低，同时灰分含量份额也较小，所以燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料都要小的多。由于生物质的燃烧特性与燃煤相似，因此大部分生物质锅炉结构都与燃煤锅炉类似，层燃链条炉排依然是最主要的生物质燃烧装置。
1、生物质成型燃料及生物质颗粒的固化
生物质燃料中较为经济的是生物质成型燃料，生物质成型颗粒就是利用秸秆、薪柴、植物果壳等农林废弃物，经粉碎—混合—挤压—烘干等工艺压制而成，可以制成粒状、棒状、块状等各种形状。原料经挤压成型后，密度为0.8-1.4t/m3,能量密度与中质煤相当，燃烧特性显著改善、火力持久黑烟小，炉膛温度高，而且便于运输与储存。
用于生物质成型的方式主要有螺旋挤压式、活塞冲压式、环模滚压式等几种。目前，国内生产的生物质成型机一般为螺旋挤压式，生产能力多为0.2-0.4t/h，电机功率7.5kw-18kw，电加热功率2-4kw，生产的成型燃料为棒状，直径为50-70mm，单位电耗70-100kw/h。曲柄活塞冲压机通常不加热，成型密度偏低，容易松散。
2、生物质工业锅炉
从燃烧机理分析，生物质固体燃料与煤的燃烧机理十分相似，但生物质的挥发分由于析出温度低而易着火。实践表明，直接采用燃煤锅炉改烧生物质效果不好，会产生炉前热量聚集且不稳定、炉前料斗易着火、锅炉停炉和启动时冒黑烟、热效率低等问题。
生物质燃料的燃烧特性
国内直燃式生物质工业锅炉常见的燃烧方式主要有层燃式（包括固定式炉排、下伺式燃烧、链条炉排、往复炉排燃烧等）、室燃式（粉体燃烧）、悬浮式（流化床燃烧）。
（1）层燃式
采用分段供料的往复炉排，可以让燃烧区段的推料速度不同，利用这一特性提高前段炉排的行进速度，解决生物质易燃烧、燃烧过快的问题。将炉排后部速度降低，有助于燃料中固定碳的充分燃烧。在热功率较大的生物质层燃锅炉中，采用分段供料的往复炉排比较常见。
链条炉排必须根据生物质种类确定炉排速度和料层厚度，合理布置前后拱、炉墙、炉膛容积及配风，并设置合理的启停炉顺序，方能保证生物质燃烧正常进行。
（2）室燃式
目前市面上出现一种生物质半气化自动控制燃烧机，它是以生物质颗粒为燃料的高温裂解出的气体为燃料，内胆采用锆硅结晶，高压浇筑后经高温炉烧制而成，需要在1000度高温下烧制三天，无疏松气孔。
（3）悬浮式（流化床燃烧）
流化床燃烧对燃料的适应性比较广，生物质无须固化就可以在流化床上充分燃烧，并且应用于锅炉容量较大且燃料品种较杂的工业锅炉，目前国内流化床锅炉最小容量为7MW。
3、生物质层燃锅炉独特结构
3.1锅炉本体
由于水管锅炉对流管束易积灰且不易清理，生物质灰粒比较疏松，比煤灰更易粘附在对流管束上，停炉清理时间长。相比之水火管锅炉易清理不易积灰，国外生物质锅炉主要是水火管锅炉。国内的烟管水火管锅炉减少烟管数量从而降低钢耗，已成为最适宜燃烧生物质的炉型。
3.2炉前煤斗
层燃锅炉一般通过炉前料斗对炉膛供料，由于生物质燃料非常易燃，为防止燃烧提前着火或在炉前料斗内燃烧和蔓延，生物质锅炉炉前料斗应设置较完善的燃料隔断和密封设施，生物质颗粒燃料锅炉采用关风机式锁料装置或滚动式拨料装置进行燃料的隔断。
3.3锅炉热效率
目前生物质层燃锅炉效率往往较低，主要原因是生物质挥发分含量高且含碳量少，造成炉排局部燃烧剧烈，大部分炉床只有少量的固定碳在燃烧，所以生物质炉膛炉排配风比较困难。为了充分燃烧，空气过量系数普遍较高，这导致锅炉排烟热损失增加。加上受热面积灰严重，传热恶化。所以在设计生物质锅炉时要充分考虑这两点，优化空气供给，尽可能的延长烟气在炉膛内的时间，定时清灰。
3.4炉膛容积、炉排面积
与燃煤锅炉相比，生物质锅炉炉膛容积需要增加好多，以适应生物质燃料高挥发份的特点，降低炉膛温度，防止炉内结焦挂渣，减少NOx的产生。
由于生物质挥发份含碳量较低，固定碳较小，所以需要适当缩短炉排面积。
3.5炉墙、配风
生物质燃烧一般可以分成三个区域—气化区、燃烧区和燃尽区，可以通过炉墙将炉膛划分出三部分，分别为燃料干燥和挥发分析出、挥发分燃尽、固定碳燃烧及燃尽。前拱可以高而短，后拱直段可以缩短，可以通过中间隔墙延长烟气在炉膛内的燃烧时间，保证烟气的充分燃烧。未燃尽的固定碳在炉排后轴继续燃烧，会增加后轴的温度，用后风室的风对后轴进行冷却。
3.6炉排速度
由于生物质颗粒堆积密度低，为保证热量供应，需要加大料床厚度和提高炉排移动速度。但过高的移动速度会导致固定碳燃烧不充分。这样，固化成颗粒成为很好的选择。
3.7锅炉除渣、除尘
生物质燃料锅炉的烟尘中硫氧化物、氮氧化物的含量较低，但粉尘含量相对较大，颗粒细，离心式除尘器很难除尽，要加布袋除尘器。考虑到尾部烟气的温度高，可以布置双除尘（加多管除尘器和布袋式除尘器）。
4、直燃式生物质层燃锅炉实例
一台DZL4-1.25-T燃生物质蒸汽锅炉的热力计算和能效测试结果显示，根据生物质燃料特性以及生物质层燃锅炉特殊进行设计的燃生物质颗粒燃料蒸汽锅炉，已经可以满足正常使用的要求。
5、结论
通过对燃煤锅炉的改造和添加环保设备，基本上可以满足用户对锅炉出力、环保的要求，但这并不是生物质颗粒最佳的燃烧方式，同时生物质原材料收集、运输、加工的产业化程度还不高，我国的生物质利用还有很长的路要走。