氮氧化物的生成與溫度有密切的關(guān)系，一般火焰溫度越高，氮氧化物的生成越多，反之亦然，這也是流化床爐得以環(huán)保的原因之一。 低氮燃燒器一般把一次風(fēng)分成濃淡兩股，濃相在內(nèi)，更靠近火焰中心；淡相在外，貼近水冷壁。濃相在內(nèi)著火時(shí)，火焰溫度相對(duì)較高，但是氧氣比相對(duì)較少，故生成的氮氧化物的幾率相對(duì)減少；淡相在外，氧氣比相對(duì)較大，但由于距火焰高溫區(qū)域較遠(yuǎn)，溫度相對(duì)較低，故氮氧化物的生成也不會(huì)很多。    
根據(jù)氮氧化合物生成機(jī)理，影響氮氧化合物生成量的因素主要有火焰溫度、燃燒器區(qū)段氧濃度、燃燒產(chǎn)物在高溫區(qū)停留時(shí)間和煤的特性，而降低氮氧化合物生成量的途徑主要有兩個(gè)方面：降低火焰溫度，防止局部高溫；降低過(guò)量空氣系數(shù)和氧濃度，使煤粉在缺氧的條件下燃燒。
簡(jiǎn)介： 用改變?nèi)紵龡l件的方法來(lái)降低NOx的排放，統(tǒng)稱為低NOx燃燒技術(shù)。在各種降低NOx排放的技術(shù)中，低NOx燃燒技術(shù)采用比較廣、相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)并且有效。


      用改變?nèi)紵龡l件的方法來(lái)降低NOx的排放，統(tǒng)稱為低NOx燃燒技術(shù)。在各種降低NOx排放的技術(shù)中，低NOx燃燒技術(shù)采用比較廣、相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)并且有效。

      目前主要有以下幾種：

  1 低過(guò)量空氣燃燒

      使燃燒過(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NOx的生成。這是一種比較簡(jiǎn)單的降低NOx排放的方法。一般可降低NOx排放15－20%。但如爐內(nèi)氧濃度過(guò)低（3%以下），會(huì)造成濃度急劇增加，增加化學(xué)不完全燃燒熱損失，引起飛灰含碳量增加，燃燒效率下降。因此在鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，應(yīng)選取比較合理的過(guò)量空氣系數(shù)。

  2 空氣分級(jí)燃燒

      基本原理是將燃料的燃燒過(guò)程分階段完成。在高階段，將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總?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。此時(shí)高級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)α＜1，因而降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平。因此，不但延遲了燃燒過(guò)程，而且在還原性氣氛中降低了生成NOx的反應(yīng)率，抑制了NOx在這一燃燒中的生成量。為了完成全部燃燒過(guò)程，完全燃燒所需的其余空氣則通過(guò)布置在主燃燒器上方的專門空氣噴口OFA（over fire air）――稱為"火上風(fēng)"噴口送入爐膛，與高級(jí)燃燒區(qū)在"貧氧燃燒"條件下所產(chǎn)生的煙氣混合，在α＞1的條件下完成全部燃燒過(guò)程。由于整個(gè)燃燒過(guò)程所需空氣是分兩級(jí)供入爐內(nèi)，故稱為空氣分級(jí)燃燒法。

      這一方法彌補(bǔ)了簡(jiǎn)單的低過(guò)量空氣燃燒的缺點(diǎn)。在高級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)的過(guò)量空氣系數(shù)越小，抑制NOx的生成效果越好，但不完全燃燒產(chǎn)物越多，導(dǎo)致燃燒效率降低、引起結(jié)渣和腐蝕的可能性越大。因此為保證既能減少NOx的排放，又保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性和可*性，必須正確組織空氣分級(jí)燃燒過(guò)程。

      若用空氣分級(jí)燃燒方法改造現(xiàn)有煤粉爐，應(yīng)對(duì)前墻或前后墻布置燃燒器的原有爐膛進(jìn)行改裝，將頂層燃燒器改作"火上風(fēng)"噴口，將原來(lái)由頂層燃燒器送入爐膛的煤粉中形成富燃料燃燒，從而NOx生成?？山档?5－30%。新設(shè)計(jì)的鍋爐可在燃燒器上方設(shè)"火上風(fēng)"噴口。

  3 燃料分級(jí)燃燒

      在燃燒中已生成的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NO的還原反應(yīng)，反應(yīng)式為：

  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

      利用這一原理，將80-85%的燃料送入高級(jí)燃燒區(qū)，在α>1條件下，燃燒并生成NOx。送入一級(jí)燃燒區(qū)的燃料稱為一次燃料，其余15-20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級(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)被還原成氮分子，二級(jí)燃燒區(qū)又稱再燃區(qū)，送入二級(jí)燃燒區(qū)的燃料又稱為二次燃料，或稱再燃燃料。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，可使NOx的排放濃度進(jìn)一步降低。

      一般，采用燃料分級(jí)可使Nox的排放濃度降低50%以上。在再燃區(qū)的上面還需布置"火上風(fēng)"噴口，形成第三級(jí)燃燒區(qū)（燃盡區(qū)），以保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。這種再燃燒法又稱為燃料分級(jí)燃燒。

      燃料分級(jí)燃燒時(shí)所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉爐可以利用煤粉作為二次燃料。但目前煤粉爐更多采用碳?xì)漕悮怏w或液體燃料作為二次燃料，這是因?yàn)楹涂諝夥旨?jí)燃燒相比，燃料分級(jí)燃燒在爐膛內(nèi)需要有三級(jí)燃燒區(qū)，這合行燃料和煙氣在再燃區(qū)內(nèi)的儀時(shí)間相對(duì)較短，所以二次燃料宜于選用煤粉作為二次燃料，也要采用高揮發(fā)分易燃的煤種，而且要磨得更細(xì)。

      在采用燃料分級(jí)燃燒時(shí)，為了有效地降低NOx排放，再燃區(qū)是關(guān)鍵。因此需要研究在再燃區(qū)中影響Nox濃度值的因素。

  4 煙氣再循環(huán)

      目前使用較多的還有煙氣再循環(huán)法，它是在鍋爐的空氣預(yù)熱器前抽取一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t內(nèi)，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，這樣不但可降低燃燒溫度，而且也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了NOx的排放濃度，。從空氣預(yù)熱器前抽取溫度較低的煙氣，通過(guò)再循環(huán)風(fēng)機(jī)將抽取的煙氣送入空氣煙氣混合器，和空氣混合后一起送入爐內(nèi)，再循環(huán)煙氣量與不采用煙氣再循環(huán)時(shí)的煙氣量之比，稱為煙氣再循環(huán)率。

      煙氣再循環(huán)法降低NOx排放的效果與燃料品種和煙氣再循環(huán)有關(guān)。經(jīng)驗(yàn)表明，煙氣再循環(huán)率為15-20%時(shí)，煤粉爐的NOx排放濃度可降低25%左右。NOx的降低率隨著煙氣再循環(huán)率的增加而增加。而且與燃料種類和燃燒溫度有關(guān)。燃燒溫度越高，煙氣再循環(huán)率對(duì)NOx降低率的影響越大。

      電站鍋爐和煙氣再循環(huán)率一般控制在10-20%。當(dāng)采用更高的煙氣再循環(huán)率時(shí)，燃燒會(huì)不穩(wěn)定，未完全燃燒熱損失會(huì)增加。另外采用煙氣再循環(huán)時(shí)需加裝再循環(huán)風(fēng)機(jī)、煙道，還需要場(chǎng)地，增大了投資，系統(tǒng)復(fù)雜。對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改裝時(shí)還會(huì)受到場(chǎng)地的限制。

      煙氣再循環(huán)法可在一臺(tái)鍋爐上單獨(dú)使用，也可和其它低NOx燃燒技術(shù)配合使用，可用來(lái)降低主燃燒器空氣的濃度，也可用來(lái)輸送二次燃料。需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

  5 低NOx燃燒器

      煤粉燃燒器是鍋爐燃燒系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。不但煤粉是通過(guò)燃燒器送入爐膛，而且煤粉燃燒所需的空氣也是通過(guò)燃燒器進(jìn)入爐膛的。從燃燒的角度看，燃燒器的性能對(duì)煤粉燃燒設(shè)備的可*性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從NOx的生成機(jī)理看，占NOx絕大部分的燃料型NOx是在煤粉的著火階段生成的，因此，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過(guò)改變?nèi)紵鞯娘L(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濃度的大批量用于燃燒器，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)到比較大限度地抑制NOx生成的目的，這就是低NOx燃燒器。低NOx燃燒器得到了廣泛的開發(fā)和應(yīng)用，世界各國(guó)的大鍋爐公司，為使其鍋爐產(chǎn)品滿足日益嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，分別開發(fā)了不同類型的低NOx燃燒器，可達(dá)到NOx降低率一般在30-60%。

  6 煤粉爐的低NOx燃燒系統(tǒng)

  為更好地降低NOx的排放量和減少飛灰含碳量，很多公司將低NOx燃燒器和爐膛低NOx燃燒（空氣分級(jí)、燃料分級(jí)和煙氣再循環(huán)）等組合在一起，構(gòu)成一個(gè)低低NOx燃燒系統(tǒng)。

  7 液態(tài)排渣爐的低NOx燃燒

      目前旋風(fēng)爐、切向燃燒液態(tài)爐和U型火焰液態(tài)爐仍有大量設(shè)備在運(yùn)行?，F(xiàn)代化的大型液態(tài)排渣爐主要是采用U型火焰燃燒方式。在不采取降低NOx的措施時(shí)，其Nox排放值一般均超過(guò)2000mg/Nm3，所以近年電站煤粉爐多傾向于固態(tài)排渣滬。其主要降低NOx的措施有：

  a) 采用WS型低NOx燃燒器，并采用再循環(huán)煙氣和一次風(fēng)或二次風(fēng)混合以使著火區(qū)成為富燃料燃燒區(qū)，可使NOx降低25%。

  b) 增設(shè)三次風(fēng)。當(dāng)采用煙氣再循環(huán)并取三次風(fēng)份額為20%時(shí)，鍋爐的NOx排放量可降至1000mg/Nm3以下。

  c) 使用細(xì)顆粒煤粉

  8 層燃爐降低NOx排放的方法

      我國(guó)使用比較普遍的層燃爐是鏈條爐。鏈條爐燃料層燃燒過(guò)程本身存在著類似于空氣分級(jí)燃燒的特點(diǎn)，其NOx排放比煤粉爐低得多，在450mg/Nm3以下。可以采用適用于煤粉爐的低NOx燃燒技術(shù)。如采用低過(guò)量空氣系數(shù)，可降低20%；如在除塵器后將再循環(huán)煙氣引入爐膛內(nèi)，可降低20%；采用燃料分級(jí)燃燒時(shí)，可降低50%。
PS：
    煤的元素分析組成有：碳、氫、氧、氮、硫，其中碳?xì)淞驗(yàn)榭扇假|(zhì)，特別是碳?xì)涓鼮橹匾?。碳在煤中含量比較大為50%—60%，且碳的發(fā)熱量大為32700kj/kg，氫的含量雖少，一般只有1%—6%，但其發(fā)熱量比較大，為120000kj/kg。硫雖然能燃燒放熱，但因其含量少0.5%—3%，發(fā)熱量又低，僅有9040kj/kg，特別是硫在燃燒后會(huì)生成so2,對(duì)環(huán)境有不理影響。氧和氮都是不可燃質(zhì)，且氮在燃燒過(guò)程中會(huì)生成nox，所以氧氮稱為煤中的內(nèi)部廢物。
煤的工業(yè)分析：碳、氫、氧、氮、硫（揮發(fā)分）水分、灰分等組成。
標(biāo)煤的發(fā)熱量：29270kj/kg。
煤灰的結(jié)焦：影響煤灰熔融性的因素，主要是煤灰的化學(xué)組成和煤灰周圍高溫的環(huán)境介質(zhì)。在運(yùn)行中只能控制后者來(lái)盡量降低結(jié)焦?；旧鲜菭t膛溫度，爐膛出口溫度不要高過(guò)煤灰的灰熔點(diǎn)1350度。
褐煤—無(wú)煙煤：褐煤差煤，揮發(fā)分高，易著火，發(fā)熱量低。無(wú)煙煤好煤，揮發(fā)分低，發(fā)熱量高。
低nox：nox會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)促使硫化物的生成。
低nox燃燒器：濃淡分離技術(shù)，將燃燒器局部的煤粉濃度提高了相對(duì)的就降低了此局部區(qū)域的一次風(fēng)量，則煤粉氣流中的含氧量便相對(duì)降低，在氧供應(yīng)不足的情況下，游離的n轉(zhuǎn)化為nox的機(jī)會(huì)減小