015年，北京市发布了实施了《锅炉大气污染物排放标准》。该标准规定自2017年4月1日起新建锅炉氮氧化物排放≤ 30 mg·Nm3。2017—2018年，各地方参照北京市环保政策实施燃气锅炉低氮改造：一是新建锅炉房，包括煤改气项目，锅炉环保指标按照氮氧化物排放≤ 30 mg·Nm3执行；二是对已建成的燃气锅炉进行低氮改造，将氮氧化物排放≤ 80 mg·Nm3的燃烧器更换为氮氧化物排放≤ 30 mg·Nm3的燃烧器。地方政府同时制定了资金奖补政策，促进燃气锅炉低氮改造项目的实施。烟气再循环(FGR)技术是目前实现氮氧化物排放≤ 30 mg·Nm3的燃烧器普遍采用的技术。本文主要介绍了FGR技术的原理和特点，并从锅炉热效率、钢耗量、NOx减排量三个方面对低氮锅炉进行经济性分析，提出在锅炉和燃烧器设计中需要攻关的问题。
GR技术对于降低烟气中氮氧化物的含量有显著的作用，经数值模拟及实测证明可有效降低烟气中热力型NOx的浓度。但是，采用不同形式的FGR技术对锅炉进行低氮改造后，锅炉的额定出力及热效率是否会受到影响，目前还没有具体的研究。
在使用烟气再循环技术时，过量空气系数尽量保持在1.0～1.1 之间，这样既可以降低FGR对热效率的影响，又可以降低NO x 的排放。试验证明，烟气再循环率应控制在 10%～20%左右。
降低NOx的同时，保证燃气燃烧器炉内火焰稳定及燃烧效率。
(2)锅炉稳定性分析
自2012年以来的“煤改气”过程中，SZS型燃气锅炉在运行中暴露出一些不稳定问题。从该型锅炉几十年的设计运行经验分析，一般蒸发量40 t·h−1(或热功率29 MW)以下的锅炉稳定性良好。但是大型化以后，锅炉高度增加，自支撑结构的稳定性下降，对膜式壁、对流管束、烟风道的结构强度提出更高的要求。这些问题已经引起各锅炉厂家的重视：一方面对膜式壁、对流管束进行加强，提高受热面的刚度，增加稳定性；一方面降低烟气流速，避免对流管束因为卡门涡街现象而产生共振影响结构刚度。另外，炉膛火焰稳定性也影响锅炉本体的稳定，当火焰脉动频率与炉体或烟风道振动频率相同时，炉体或烟风道会产生振动，这时就要对燃烧作进一步调整。
3 FGR低氮燃烧技术的经济性分析
以SZS130-1.6-Q型燃气蒸汽锅炉为例，分析烟气再循环对锅炉热效率、风机功率、钢材消耗和氮氧化物减排的影响。
3.1 锅炉设计参数
额定蒸发量为130 t·h−1;额定蒸汽压力为1.6 MPa;额定蒸汽温度为204 °C;排烟温度为80 °C;锅炉效率为95%;燃料为天然气，其低位发热量为33 077.3 kJ·Nm−3。
3.2 烟气再循环对锅炉热效率的影响
锅炉采用分体式燃烧器，FGR取烟点在节能器后，在不考虑冷凝器的情况下建立计算模型，获得不同烟气再循环率下的锅炉性能参数。烟气再循环率对能效的影响如图所示。
从中数据可知，随着烟气再循环率的提高，锅炉排烟温度逐渐升高，热效率降低。但是热效率的变化很小，这主要是因为再循环烟气增加后，炉膛辐射换热量降低，但是对流管束换热增加，因此，总体热效率变化不大。FGR再循环率为15%时燃料比不投用FGR时多消耗23 Nm3·h−1。经计算，单台锅炉一个采暖季多消耗燃气量66 240 Nm3。
燃气锅炉烟气再循环(FGR)技术是实现燃气锅炉低氮排放的成熟技术之一。经验表明，烟气再循环率为10-15%时，燃气炉的NOx排放浓度可降低30%以上。NOx的降低率随着烟气再循环率的增加而增加，而且与燃料种类和燃烧温度有关，燃烧温度越高，烟气再循环率对NOx降低率的影响越大。
当再循环率为15%以下时，不会影响锅炉热效率。如果不通过加大再循环率，就需在低氮燃烧器上加入再循环技术，如此才能既满足热效率，又可有效控制NOx排放。
