一、NOx氮氧化物的生成機(jī)制

       對于鍋爐來說，Nox的產(chǎn)生主要來自空氣中的氮氣和過量氧氣產(chǎn)生的熱力型Nox，熱力型NOx的產(chǎn)生和燃燒的溫度呈指數(shù)型關(guān)系，通常在燃燒溫度高于1000攝氏度的時候開始產(chǎn)生，而在1400度以上NOx的生成速度會急劇增加。低氮燃燒器改造后，爐內(nèi)溫度場的變化將會對爐膛出口煙溫及汽溫特性產(chǎn)生較大影響。下圖反映的是燃煤型鍋爐的NOx排放和溫度的關(guān)系，其中熱力型Nox的溫度關(guān)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(guān)系基于以上NOx的生長機(jī)制，低氮燃燒器的控制NOx的技術(shù)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(tǒng)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(tǒng)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(shù)

       1.電子比例調(diào)節(jié)和氧含量控制技術(shù)；來控制氧含量；

       2.FGR煙氣再循環(huán)技術(shù)，來降低火焰溫度和氧含量；

       3.全預(yù)混的表面燃燒技術(shù)來降低火焰溫度和實現(xiàn)充分燃燒；

      上述技術(shù)中，通常是低氮燃燒器的必須配置?；谏鲜黾夹g(shù)，市場的低氮燃燒器主要分為以下類型：

四、各低氮燃燒器優(yōu)缺點介紹

       1、FGR低氮燃燒器

        FGR低氮燃燒器通常能夠?qū)Ox在全火范圍內(nèi)控制到65毫克，極限大約在40毫克左右，進(jìn)一步降低NOx排放可能導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定，或者犧牲可調(diào)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?qū)Ox在全火范圍內(nèi)控制到30毫克以內(nèi)，其優(yōu)點是安裝簡單，不需要FGR煙氣再循環(huán)管道；其主要缺點是需要過濾空氣，加大了維護(hù)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(jié)合了表面燃燒的NOx控制優(yōu)點和FGR降氧含量優(yōu)點，可以實現(xiàn)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(nèi)，化燃燒效率。其主要短處是設(shè)備成本提高。

作為今年本市20項民心工程的重要內(nèi)容,本市啟動燃?xì)忮仩t低氮改造,從氮氧化物產(chǎn)生源頭進(jìn)行控制。據(jù)了解,燃?xì)忮仩t所排放的氮氧化物,在一定條件下可成為PM2.5的原料。2蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計值，過熱器減溫水量增加或再熱器超溫鍋爐采用空氣分級低氮燃燒技術(shù)改造后，一方面，燃燒延遲，火焰中心上移，爐膛出口煙溫上升，鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫上升，對于原來存在過熱汽溫、再熱汽溫超設(shè)計值的問題則加劇，過、再熱減溫水量增加。本市推動燃?xì)忮仩t低氮改造,主要目的就是從源頭減少氮氧化物的排放,并減少因氮氧化物二次轉(zhuǎn)化形成的PM2.5。近日在南開區(qū)水上溫泉花園供熱站,3臺35蒸噸的燃?xì)忮仩t換上了低氮燃燒器,并加裝了煙氣回收再循環(huán)裝置,使排放煙氣中的氮氧化物濃度降低了八成?！靶碌娜紵O(shè)備把火焰打散,充滿整個爐膛,能有效降低煙氣含的氮氧化物。在鍋爐出口,煙氣通過風(fēng)機(jī)回收再利用,降低排煙的氮氧化物?！惫ぷ魅藛T介紹。

本市從2013年“大氣十條”頒布實施以來,先后完成了1.8萬余臺鍋爐的煤改燃、使PM2.5、等污染物排放大幅減少。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。根據(jù)近日印發(fā)的《天津市2018年燃?xì)忮仩t低氮改造工作方案》,本市在摸底排查、建檔立卡的基礎(chǔ)上,至今年9月底,以中心城區(qū)和濱海新區(qū)核心區(qū)為重點,完成燃?xì)忮仩t低氮改造61座222臺6621蒸噸。通過改造,燃?xì)忮仩t氮氧化物排放水平優(yōu)于80毫克/立方米,部分達(dá)到或優(yōu)于30毫克/立方米,氮氧化物排放顯著降低。

“今年9月底前,將完成和平區(qū)、南開區(qū)、河西區(qū)、河?xùn)|區(qū)、河北區(qū)、紅橋區(qū)、東麗區(qū)、北辰區(qū)、西青區(qū)、津南區(qū)、濱海新區(qū)共11個區(qū)的222臺燃?xì)忮仩t低氮改造任務(wù)。5%增長到2013年的14%，每年替代燃煤900多萬噸，減少煤渣近百萬噸，減少排放量0?！笔协h(huán)保局大氣處副處長王松說。同時,本市將嚴(yán)格考核問責(zé),對各區(qū)自查中發(fā)現(xiàn)的排查不實、進(jìn)展滯后等問題,各區(qū)政府必須立行立改,確保排查到位、改造到位、督查到位

3.1 低過量空氣燃燒

低過量空氣燃燒是燃燒過程盡可能在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制煙氣中氮氧化物前驅(qū)體與O2的反應(yīng)，這是一種的降低NOx排放的方法，可降低NOx排放15%～20%。其中，燃料型NO約占80-90%，是各種低NO技術(shù)控制的主要對象。但同時，如果爐內(nèi)氧含量過低，如低于3%，則有可能導(dǎo)致燃?xì)獾牟煌耆紵隹跓煔庵蠧O含量或其他可燃物含量增加，降低燃燒效率。

3.2 空氣分級燃燒

空氣分級燃燒技術(shù)是將助燃空氣分級送入燃燒裝置的技術(shù)，通常在一級燃燒區(qū)，將助燃空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?0%～75%（相當(dāng)于理論空氣量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒，過量空氣系數(shù)α＜1，在降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平的同時，在燃燒區(qū)域形成還原氣氛，抑制了NOx在一級燃燒區(qū)的生成量。使用該液體燃料不僅燃燒成本低，而且餐飲業(yè)原柴油、液化氣灶只需簡單改裝爐具即可。為了完成燃?xì)馊紵^程，將完全燃燒所需的其余空氣送入第二級燃燒區(qū)，與一級“貧氧燃燒”產(chǎn)生的煙氣混合，此階段空氣系數(shù)α＞1，保證了燃?xì)獾娜紶a度，同時，由于一階段產(chǎn)生的煙氣對空氣的稀釋，局部氧含量降低，有利于降低反應(yīng)（1）（2）的反應(yīng)速率。由于整個燃燒過程所需空氣是分兩級或多級送入燃燒區(qū)域，故稱為空氣分級燃燒法。才雷等將空氣分級燃燒技術(shù)作為降低鍋爐NOx排放的主要燃燒控制手段，通過對一次風(fēng)二次風(fēng)的給入控制，將煙氣出口NOx含量由1164.92mg/m3降低至704.7mg/m3。

3.3 燃料分級技術(shù)

燃料分級燃燒技術(shù)又稱為三級燃燒技術(shù)或再燃燒技術(shù)，空氣和燃料都分級送入爐膛，形成初始燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。其原理是利用燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時，會發(fā)生NOx的還原反應(yīng)，進(jìn)而降低NOx的排放。在大多數(shù)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(yīng)NO”，后者稱之為“燃料NO”，另外還有“瞬發(fā)NO”。將80%～85%的燃料送入一級燃燒區(qū)，在α＞1條件下，燃燒并生成NOx；其余15%～20%的燃料送入二級燃燒區(qū)，在α＜1的條件下形成很強的還原性氣氛，使得在一級燃燒區(qū)中生成的NOx在二級燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮氣，二級燃燒區(qū)又稱再燃區(qū)，在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成；由于可能存在未燃燼的燃料，需在第三級燃燒區(qū)送入空氣，保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。美國John Zink公司利用燃料分級燃燒原理開發(fā)了適用于管式加熱爐的遠(yuǎn)距離分級式爐子工業(yè)燃燒器結(jié)構(gòu)及方法的專利技術(shù)，與未采用該技術(shù)的加熱爐相比，可減少28%左右的NOx排放。

3.4 煙氣再循環(huán)

煙氣再循環(huán)時將一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿肴紵齾^(qū)域，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入燃燒區(qū)域，不僅降低燃燒溫度，同時也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了NOx的排放濃度。低氮燃燒器顧名思義就是燃燒器的時候燃燒更充分，使其產(chǎn)生的氮氧化物更加的少從而控制污染物的排放以達(dá)到環(huán)保的目的。美國卡博特公司在炭黑尾氣余熱鍋爐系統(tǒng)中采用了煙氣再循環(huán)技術(shù)對尾排煙氣進(jìn)行了有效控制，當(dāng)循環(huán)煙氣量由占總給入氣體量的0%、6%增大到39%時，煙氣NOx含量由522mg/m3降低為376mg/m3及246mg/m3。顯然，再循環(huán)煙氣進(jìn)入燃燒區(qū)域后需要吸收熱量，重新升溫至燃燒溫度，過量的再循環(huán)煙氣將導(dǎo)致較低的燃燒溫度，必然引起不燃燒或燃燒不完全的現(xiàn)象，進(jìn)一步將導(dǎo)致燃料無法穩(wěn)定燃燒，通常煙氣再循環(huán)率控制在30%以內(nèi)，以確保燃?xì)獾姆€(wěn)定燃燒。

3.5 低NOx燃燒器

燃燒器的性能對低熱值燃?xì)馊紵O(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從NOx的生成機(jī)理出發(fā)，通過特殊設(shè)計的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過改變工業(yè)燃燒器的風(fēng)煤比例，可以將前述的空氣分級、燃料分級和煙氣再循環(huán)降低NOx濃度的低氮燃燒技術(shù)用于燃燒器，以盡可能地降低著火氧的濃度、適當(dāng)降低著火區(qū)的溫度達(dá)到限度地抑制NOx生成的目的，這是目前低NOx燃燒器的主要設(shè)計理念。相關(guān)研究結(jié)果表明，火力發(fā)電是空氣中NOx的主要來源，當(dāng)空氣中的NOx溶于水之后會生成，這種雨會對自然生態(tài)環(huán)境帶來極大程度的危害，并且酸雨還會對建筑物、工業(yè)設(shè)備等造成嚴(yán)重腐蝕，進(jìn)而引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。李陽扶等通過特殊的燃?xì)馊紵鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計，將燃料與空氣分級分段給入、燃料與助燃空氣以亞化學(xué)當(dāng)量比率給入、抽取鍋爐尾部煙氣經(jīng)混合裝置與空氣混合后進(jìn)入燒嘴，將強化燃?xì)馀c助燃空氣的混合、分級分段燃燒、煙氣循環(huán)等技術(shù)進(jìn)行集成，大大降低了NOx的生成。低NOx燃燒器中還有一種比較常用的燃燒技術(shù)為低NOx旋流燃燒技術(shù)，如2.4節(jié)所述。旋流燃燒技術(shù)強化反應(yīng)物混合與穩(wěn)定燃燒方面研究者們已形成了共識，旋流燃燒能夠形成燃燒產(chǎn)物的中心回流區(qū)，回流區(qū)內(nèi)高溫低速的燃燒產(chǎn)物和中間體對未反應(yīng)的空氣和燃料進(jìn)行預(yù)熱、稀釋，能夠有效地強化低熱值合成氣燃燒，在高速射流下形成穩(wěn)定的火焰。與此同時，煙氣循環(huán)使得爐內(nèi)溫度分布更加均勻，稀釋燃燒反應(yīng)物，降低燃燒溫度、縮小高溫區(qū)，降低氧含量，有可能抑制NOx的形成，但不同研究者對旋流燃燒降低氮氧化物排放的研究結(jié)果卻存在較大差異。Coghe等分別采用了不同的燃燒器或旋流方式研究旋流數(shù)對NOx生產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量可降低25%～30%。而Zhou等的研究結(jié)果表明，隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量先高后減小，且仍高于無旋流時的排放量。

1、全預(yù)混技術(shù)

全預(yù)混原理就不多說了，簡單講就是把空氣和均勻混合后燃燒。目前主流。全預(yù)混銅管鍋爐原理

2、什么是表面燃燒？

表面燃燒技術(shù)就是預(yù)混過的混合氣通過金屬絲網(wǎng)表面后，附著燃燒頭表面短火焰燃燒，火焰呈亮藍(lán)色，暗紅色焰頭。理論上可以做成不同形狀。加熱精準(zhǔn)。鍋爐觀察孔觀看火焰3、什么是全預(yù)混金屬絲網(wǎng)表面燃燒器：

全預(yù)混金屬絲網(wǎng)表面燃燒器（簡單叫全預(yù)混低氮燃燒器或者全預(yù)混表面燃燒器）就是利用了這兩種技術(shù)，由文丘里（混氣裝置）、直流變頻風(fēng)機(jī)、氣動比例調(diào)節(jié)的燃?xì)忾y門、金屬絲網(wǎng)編織或燒結(jié)的表面燃燒頭等配件組成。

優(yōu)點：節(jié)能、可矢量比例調(diào)節(jié)輸出負(fù)荷、NOx和CO排放低。

缺點：容易堵塞造成負(fù)荷及空燃比衰減。

葆藍(lán)低氮燃燒器

4、什么鍋爐可以利用這幾種技術(shù)？

目前標(biāo)配這種技術(shù)的鍋爐主要有三種，銅管鍋爐、鑄鋁鍋爐、不銹鋼鍋爐。這三種分別用換熱材料命名。分割火焰型燃燒器其原理是把一個火焰分成數(shù)個小火焰，由于小火焰散熱面積大，火焰溫度較低，使“熱反應(yīng)NO”有所下降。均為模塊式，對目前分布式供熱概念非常貼合。小型化、大輸出、可拼接、排放低、等多種優(yōu)勢。模塊到一個什么概念，舉個例子就是一個供暖幾十萬平米的供熱站，葆藍(lán)低氮鍋爐十幾臺冰箱大小的鍋爐搞定。還可以手機(jī)APP控制。無人值守，智能化。

優(yōu)點：節(jié)能、排放低、小型化、智能、信息化等

缺點：燃燒頭容易堵、燃燒頭容易堵、燃燒頭容易堵，重要的事說三遍。

堵塞之后造成負(fù)荷下降、空氣和比例失調(diào)、立式的銅管鍋爐和立式不銹鋼鍋爐7~15天清理一次。普通的鍋爐，燃燒后一立方煙氣里含有大約200mg/m3的氮氧化物。鑄鋁鍋爐及臥式不銹鋼鍋爐根據(jù)不同品牌，有的甚至要兩天清理一次空氣過濾器。（鑄鋁的燒頭橫置，更容易堵塞。立式銅管和立式不銹鋼因為燒頭立式，只是下部分堵塞，所以比只能橫置的鑄鋁好一些。）

本來這種主流技術(shù)的燃?xì)忮仩t既能節(jié)能，又可降氮排放，但是這一衰減，就是美中不足甚至暴斂天物了。節(jié)能減排大打折扣。

如何應(yīng)對堵塞和衰減才是關(guān)鍵！

解決方案：

1、盡量選擇立式的全預(yù)混低氮鍋爐

2、選擇有自除塵技術(shù)（自脫灰技術(shù)）的低氮鍋爐及燃燒器

3、及時清理空氣過濾器

4、在線監(jiān)控設(shè)備的堵塞情況