低NOx燃烧技术介绍

　　用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放，统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中，低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。

　　目前主要有以下几种：

　　1 低过量空气燃烧

　　使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制NOx的生成。这是一种最简单的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15－20%。但如炉内氧浓度过低（3%以下），会造成浓度急剧增加，增加化学不完全燃烧热损失，引起飞灰含碳量增加，燃烧效率下降。因此在锅炉设计和运行时，应选取最合理的过量空气系数。

　　2 空气分级燃烧

　　基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成。在第一阶段，将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70－75%（相当于理论空气量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。此时第一级燃烧区内过量空气系数α＜1，因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此，不但延迟了燃烧过程，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx在这一燃烧中的生成量。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的其余空气则通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA（over fire air）――称为"火上风"喷口送入炉膛，与第一级燃烧区在"贫氧燃烧"条件下所产生的烟气混合，在α＞1的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分两级供入炉内，故称为空气分级燃烧法。

　　这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点。在第一级燃烧区内的过量空气系数越小，抑制NOx的生成效果越好，但不完全燃烧产物越多，导致燃烧效率降低、引起结渣和腐蚀的可能性越大。因此为保证既能减少NOx的排放，又保证锅炉燃烧的经济性和可靠性，必须正确组织空气分级燃烧过程。

　　若用空气分级燃烧方法改造现有煤粉炉，应对前墙或前后墙布置燃烧器的原有炉膛进行改装，将顶层燃烧器改作"火上风"喷口，将原来由顶层燃烧器送入炉膛的煤粉中形成富燃料燃烧，从而NOx生成。可降低15－30%。新设计的锅炉可在燃烧器上方设"火上风"喷口。

　　3 燃料分级燃烧

　　在燃烧中已生成的NO遇到烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时，会发生NO的还原反应，反应式为：

　　4NO+CH4 =2N2+CO2+2H2O
　　2NO+2CnHm+(2n+m/2-1)O2 =N2+2nCO2+mH2O
　　2NO+2CO =N2+2CO2
　　2NO+2C =N2+2CO
　　2NO+2H2 = N2+2H2O

　　利用这一原理，将80-85%的燃料送入第一级燃烧区，在α>1条件下，燃烧并生成NOx。送入一级燃烧区的燃料称为一次燃料，其余15-20%的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区，在α<1的条件下形成很强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的NOx在二级燃烧区内被还原成氮分子，二级燃烧区又称再燃区，送入二级燃烧区的燃料又称为二次燃料，或称再燃燃料。在再燃区中不仅使得已生成的NOx得到还原，还抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放浓度进一步降低。

　　一般，采用燃料分级可使Nox的排放浓度降低50%以上。在再燃区的上面还需布置"火上风"喷口，形成第三级燃烧区（燃尽区），以保证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。这种再燃烧法又称为燃料分级燃烧。

　　燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉炉可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉炉更多采用碳氢类气体或液体燃料作为二次燃料，这是因为和空气分级燃烧相比，燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃烧区，这合行燃料和烟气在再燃区内的仪时间相对较短，所以二次燃料宜于选用煤粉作为二次燃料，也要采用高挥发分易燃的煤种，而且要磨得更细。

　　在采用燃料分级燃烧时，为了有效地降低NOx排放，再燃区是关键。因此需要研究在再燃区中影响Nox浓度值的因素。