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發布時間：2021-07-08 08:39
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一、NOx氮氧化物的生成機制
對于鍋爐來說，Nox的產生主要來自空氣中的氮氣和過量氧氣產生的熱力型Nox，熱力型NOx的產生和燃燒的溫度呈指數型關系，通常在燃燒溫度高于1000攝氏度的時候開始產生，而在1400度以上NOx的生成速度會急劇增加。鍋爐低氮燃燒和SNCR脫硝技術在現有LNB技術和SNCR技術原理的基礎上，對鍋爐LNB和SNCR技術進行大量的試驗研究和工程化研發，研究適應于煤粉低氮燃燒和SNCR脫硝優化技術裝備的耦合技術。下圖反映的是燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關系，其中熱力型Nox的溫度關系同樣適合于鍋爐燃燒器。
燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關系基于以上NOx的生長機制，低氮燃燒器的控制NOx的技術也主要著眼于兩個方向：
1、降低火焰溫度；
2、降低氧含量。
二、低氮燃燒器和超低氮燃燒器類型
傳統的鍋爐燃燒器通常的NOx排放在120~150毫克左右。低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器。NOx排放在30毫克以下的通常稱為超低氮燃燒器。
傳統的燃燒器的高NOx排放主要源于下述幾個原因：
1、為了保證燃燒充分，采用了較大的過量空氣；
2、燃燒溫度通常在1800度左右。
三、低氮燃燒器三、低氮燃燒器通常基于下列技術
1.電子比例調節和氧含量控制技術；來控制氧含量；
2.FGR煙氣再循環技術，來降低火焰溫度和氧含量；
3.全預混的表面燃燒技術來降低火焰溫度和實現充分燃燒；
上述技術中，通常是低氮燃燒器的必須配置。基于上述技術，市場的低氮燃燒器主要分為以下類型：
四、各低氮燃燒器優缺點介紹
1、FGR低氮燃燒器
FGR低氮燃燒器通常能夠將NOx在全火范圍內控制到65毫克，極限大約在40毫克左右，進一步降低NOx排放可能導致燃燒不穩定，或者犧牲可調比等弊端。
2、表面燃燒超低氮燃燒器
表面燃燒超低氮燃燒器通常能夠將NOx在全火范圍內控制到30毫克以內，其優點是安裝簡單，不需要FGR煙氣再循環管道；其主要缺點是需要過濾空氣，加大了維護工作量；同時氧含量在7%左右，降低了部分燃燒效率。
3、表面燃燒 FGR超低氮燃燒器
表面燃燒 FGR超低氮燃燒器結合了表面燃燒的NOx控制優點和FGR降氧含量優點，可以實現在全火范圍控制NOx到20毫克水平，同時控制氧含量在3%以內，化燃燒效率。其主要短處是設備成本提高。
低氮燃燒器及低氮氧化物燃燒器，是指燃料燃燒過程中NOx排放量低的燃燒器，采用低NOx燃燒器能夠降低燃燒過程中氮氧化物的排放。在燃燒過程中所產生的氮的氧化物主要為NO和NO2，通常把這兩種氮的氧化物通稱為氮氧化物NOx。
大量實驗結果表明，燃燒裝置排放的氮氧化物主要為NO，平均約占95%，而NO2僅占5%左右。一般燃料燃燒所生成的NO主要來自兩個方面：一是燃燒所用空氣（助燃空氣）中氮的氧化；二是燃料中所含氮化物在燃燒過程中熱分解再氧化。在大多數燃燒裝置中，前者是NO的主要來源，我們將此類NO稱為"熱反應NO"，后者稱之為"燃料NO"，另外還有"瞬發NO"。按運行和操作方式分為：歐瑞特燃燒器有一級、兩級、漸進兩級式和帶比例調節器的漸進兩級式等（后者實行比例調節運行）3。
SHAPE *
MERGEFORMAT
燃燒時所形成NO可以與含氮原子中間產物反應使NO還原成NO2。實際上除了這些反應外，NO還可以與各種含氮化合物生成NO2。在實際燃燒裝置中反應達到化學平衡時，[NO2]/[NO]比例很小，即NO轉變為NO2很少，可以忽略。分割火焰型燃燒器其原理是把一個火焰分成數個小火焰，由于小火焰散熱面積大，火焰溫度較低，使“熱反應NO”有所下降。降低NOx的燃燒技術NOx是由燃燒產生的，而燃燒方法和燃燒條件對NOx的生成有較大影響，因此可以通過改進燃燒技術來降低NOx。
SHAPE * MERGEFORMAT
低氮燃燒器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃燒器；NOx排放在30毫克以下的通常稱為超低氮燃燒器；
低氮燃燒器常基于下列技術：
1.電子比例調節和氧含量控制技術，來控制氧含量；
2.全預混的表面燃燒技術，來降低火焰溫度和實現充分燃燒；
3.FGR煙氣再循環技術，來降低火焰溫度和氧含量；
目前市場的低氮燃燒器主要分為以下類型：
1.表面燃燒超低氮燃燒器；
表面燃燒超低氮燃燒器通常能夠將NOx在全火范圍內控制到30毫克以內，其優點是安裝簡單，不需要FGR煙氣再循環管道；其主要缺點是需要過濾空氣，加大了維護工作量；同時氧含量在7%左右，降低了部分燃燒效率；
2.分級燃燒器；
分級燃燒器通常能夠將NOx在全火范圍內控制到65毫克，極限大約在40毫克左右，進一步降低NOx排放可能導致燃燒不穩定，或者犧牲可調比等弊端；
3.分級燃燒器 FGR煙氣在循環技術；
分級燃燒器 FGR煙氣在循環技術結合了分級燃燒器NOx控制優點和FGR降氧含量優點，可以實現在全火范圍控制NOx到20毫克水平，同時控制氧含量在3%以內，化燃燒效率。其主要短處是設備成本提高。
經過長達3年的理論分析、設計改進、我們的研發團隊終于成功研發出了適合我國低氮燃燒的燃燒機，并成功應用于600MW亞臨界控制循環鍋爐工程。實測數據表明：采用該燃燒機，鍋爐的氮氧化物排放降到了水平。
工業鍋爐上已有廣泛應用，由于層燃、室燃、循環流化床鍋爐的燃燒方式不同、爐膛結構不同，其原始NOx排放也有較大差異，一般來說，在未特意采用爐內低氮燃燒技術時，循環流化床NOx原始排放，一般在300mg/m3以下，也有部分項目排放在400mg/m3左右；隨著氧含量的降低，燃燒可能變得不完整，灰分中未燃碳的量可能增加。以鏈條爐為代表的層燃爐NOx原始排放一般在300~600mg/Nm3，煤粉工業鍋爐為室燃鍋爐，NOx原始排放大致在400~600mg/Nm3。
層燃、室燃、循環流化床鍋爐可根據燃燒方式的不同采用不同的低氮燃燒技術。針對層燃鍋爐配風較常采用空氣分級以及煙氣再循環來實現低氮燃燒；在煙氣再循環對層燃鍋爐典型區段燃燒的影響下，結合空氣分級技術通過半焦催化還原NO；爐內超級還原脫硝技術是近年來新興的爐內脫硝技術手段，通過在燃燒火焰區域的合理位置噴氨，實現在高溫火焰中直接脫硝。循環流化床鍋爐低氮燃燒改造主要對二次風口、給煤口的位置及分布進行優化調整，或是增加煙氣再循環系統等；在運行方面，主要通過控制爐膛內燃燒氧量，提高二次風份額，降低給煤粒度，減少料層厚度等來降低氮氧化物的生成。煤粉工業鍋爐可結合室燃鍋爐的特點，采用濃淡燃燒、空氣分級、煙氣再循環等多種手段實現低氮燃燒；通過在著火初期的構建還原性氣氛，抑制燃料型NOx的大量生成；通過控制主燃燒區溫度分布，避免局部熱力型NOx生成量過高。
中心在對層燃、室燃、循環流化床鍋爐的爐內低氮燃燒技術進行了大量試驗后，已在工程應用上加以驗證，以鏈條爐為代表的層燃爐可將NOx排放降低至250~300mg/Nm3；另一種自身再循環燃燒器是把部分煙氣直接在燃燒器內進入再循環，并加入燃燒過程，此種燃燒器有抑制氧化氮和節能雙重效果。循環流化床工業鍋爐可將NOx排放降低至200mg/Nm3以下，如采用流態化超低氮燃燒技術，可將初始排放降至100mg/m?3;左右；針對29MW及以上容量的室燃爐，可將NOx原始排放降至在300mg/Nm3以下。
