低氮燃燒器提高燃燒效率,減少氮氧化物含量,低氮燃燒器改造在降低氮含量的同時(shí)極大地提高鍋爐的熱效率,同時(shí)也可以讓煙氣中NOx含量小于50mg/Nm3,CO小10mg/Nm3,過(guò)量空氣系數(shù)α小于1.05,調(diào)節(jié)比達(dá)到20:1.達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn).煙氣外循環(huán)(FGR)是燃燒器中一種非常有效降低氮氧化物排放的技術(shù),該技術(shù)對(duì)燃?xì)馊紵餍Ч貏e顯著.在歐洲,瑞士瑞特力（Rutli）燃燒器煙氣外循環(huán)技術(shù)比較成熟,其P系列機(jī)型帶煙氣外循環(huán)的燃?xì)馊紵鞯趸锱欧趴梢赃_(dá)到60mg/m3.

1.降低鍋爐峰值溫度，將燃燒區(qū)的煤粉量降低。

   2.降低氧濃度（即降低過(guò)量空氣系數(shù)），將部分二次風(fēng)管堵住。

  3.由于要保證鍋爐的出力，可將部分煤粉和空氣從鍋爐上部投入，這樣就控制了燃燒火焰中心區(qū)域助燃空氣的數(shù)量，縮短燃燒產(chǎn)物在高溫火焰區(qū)的停留時(shí)間，避免了高溫和高氧濃度的同時(shí)存在。

   4．在爐膛中設(shè)立再燃區(qū)，利用在主燃區(qū)中燃燒生成的烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm等，將NO的還原成N2

近年來(lái)，煤燃燒造成的大氣污染問(wèn)題備受人們關(guān)注,尤其我國(guó)北方供暖期的嚴(yán)重霧霾更是影響到了人們的日常生活。如何去除燃燒煙氣中氮氧化物，防止環(huán)境污染，現(xiàn)已作為世界范圍的問(wèn)題，被尖銳地提了出來(lái)。

為防止鍋爐內(nèi)煤燃燒后產(chǎn)生過(guò)多的NOx污染環(huán)境，應(yīng)對(duì)煤進(jìn)行脫硝處理。鍋爐低氮燃燒和SNCR脫硝技術(shù)在現(xiàn)有LNB技術(shù)和SNCR技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)鍋爐LNB和SNCR技術(shù)進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究和工程化研發(fā)，研究適應(yīng)于煤粉低氮燃燒和SNCR脫硝優(yōu)化技術(shù)裝備的耦合技術(shù)。若使用的煤種是劣質(zhì)的或者含的水分較多會(huì)稍許減少NO的排放量，但是比較難控制。首先對(duì)原有低氮燃燒器進(jìn)行針對(duì)性改造，將燃燒器改造成更適合與SNCR系統(tǒng)耦合，控制燃料燃燒過(guò)程中NOx的生成量，其次建立SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)，進(jìn)一步降低煙氣中NOx濃度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際工程示范試驗(yàn)，研究整套系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，包括鍋爐負(fù)荷變化對(duì)低氮燃燒和SNCR耦合技術(shù)下的氣固兩相流動(dòng)和混合過(guò)程的影響規(guī)律，研究低NOx燃燒和SNCR技術(shù)耦合脫除NOx過(guò)程中燃燒區(qū)的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和濃度場(chǎng)分布規(guī)律。優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)，可使系統(tǒng)在運(yùn)行成本較低的情況下，達(dá)到較高的脫硝效率。

3.1 低過(guò)量空氣燃燒

低過(guò)量空氣燃燒是燃燒過(guò)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(guò)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%。燃?xì)夤苈酚芍鞴苈芳爸Ч苈吩斐?，主管路部分包括手?dòng)關(guān)斷閥、壓力表等。但同時(shí)，如果爐內(nèi)氧含量過(guò)低，如低于3%，則有可能導(dǎo)致燃?xì)獾牟煌耆紵?，出口煙氣中CO含量或其他可燃物含量增加，降低燃燒效率。

3.2 空氣分級(jí)燃燒

空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是將助燃空氣分級(jí)送入燃燒裝置的技術(shù)，通常在一級(jí)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(guò)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(shí)，在燃燒區(qū)域形成還原氣氛，抑制了NOx在一級(jí)燃燒區(qū)的生成量。為了完成燃?xì)馊紵^(guò)程，將完全燃燒所需的其余空氣送入第二級(jí)燃燒區(qū)，與一級(jí)“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(shí)，由于一階段產(chǎn)生的煙氣對(duì)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?！羧紩r(shí)，利用無(wú)焰燃燒 FGR技術(shù)，NOx排放低于30mg/m3。由于整個(gè)燃燒過(guò)程所需空氣是分兩級(jí)或多級(jí)送入燃燒區(qū)域，故稱為空氣分級(jí)燃燒法。才雷等將空氣分級(jí)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(guò)對(duì)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(jí)技術(shù)

燃料分級(jí)燃燒技術(shù)又稱為三級(jí)燃燒技術(shù)或再燃燒技術(shù)，空氣和燃料都分級(jí)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(shí)，會(huì)發(fā)生NOx的還原反應(yīng)，進(jìn)而降低NOx的排放。將80%～85%的燃料送入一級(jí)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(jí)燃燒區(qū)，在α＜1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮?dú)?，二?jí)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(jí)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(guó)John Zink公司利用燃料分級(jí)燃燒原理開發(fā)了適用于管式加熱爐的遠(yuǎn)距離分級(jí)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。在運(yùn)行方面，主要通過(guò)控制爐膛內(nèi)燃燒氧量，提高二次風(fēng)份額，降低給煤粒度，減少料層厚度等來(lái)降低氮氧化物的生成。

3.4 煙氣再循環(huán)

煙氣再循環(huán)時(shí)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(shí)也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了NOx的排放濃度。美國(guó)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(duì)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(shí)，煙氣NOx含量由522mg/m3降低為376mg/m3及246mg/m3。但鍋爐燃用煤種發(fā)生變化后，就會(huì)打破一開始鍋爐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)的平衡關(guān)系。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(guò)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(wú)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(duì)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(guò)特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過(guò)改變工業(yè)燃燒器的風(fēng)煤比例，可以將前述的空氣分級(jí)、燃料分級(jí)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(jì)理念。李陽(yáng)扶等通過(guò)特殊的燃?xì)馊紵鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將燃料與空氣分級(jí)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(qiáng)化燃?xì)馀c助燃空氣的混合、分級(jí)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(qiáng)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(shí)，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(duì)未反應(yīng)的空氣和燃料進(jìn)行預(yù)熱、稀釋，能夠有效地強(qiáng)化低熱值合成氣燃燒，在高速射流下形成穩(wěn)定的火焰。如何去除燃燒煙氣中氮氧化物，防止環(huán)境污染，現(xiàn)已作為世界范圍的問(wèn)題，被尖銳地提了出來(lái)。與此同時(shí)，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(duì)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(duì)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(wú)旋流時(shí)的排放量。