燃氣鍋爐由于天然氣的理化特性導致其主要的污染物為氮氧化物。目前主要通過改進燃燒技術(shù)來降低燃燒過程中NOx的生成與排放，其主要途徑有：降低燃料周圍的氧濃度，減小爐內(nèi)過?？諝庀禂?shù)，降低爐內(nèi)空氣總量，或減小一次風量及揮發(fā)分燃盡前燃料與二次風的混和，降低著火區(qū)段的氧濃度；在氧濃度較低的條件下，維持足夠的停留時間，抑制燃料中的氮生成NOx，同時還原分解已生成的NOx；在空氣過剩的條件下，降低燃燒溫度，減少熱力型NOx的生成。低氮燃燒技術(shù)一般可使NOx的排放量降低30%～60%。

01丨低氮燃燒器技術(shù)

NOx生成機理簡要總結(jié)如下：

1.熱力型NOx（ThermalNOx），在高溫煙氣（大于1400℃后）顯著增加，N元素來源于空氣中的N2；

2.快速型NOx（Promp），N元素來源于助燃氣體中的N2，生成量主要受氧氣濃度和燃料與氧氣化學當量比影響；

3.燃料型NOx（FuelNOx），N元素來源于燃料中的氮成分，其生成主要受燃料中的氮成分和助燃氣體中的氧氣濃度影響。下圖綜合展示了NOx的來源于決定因素，低氮燃氣燃燒器的技術(shù)原理則圍繞著以下的核心理念不斷地發(fā)展和演變。

△三種類型NOx的生成源及主要影響因素

如上圖所示，NOx的生成主要由煙氣溫度和氧氣濃度決定。因此，當前工業(yè)中的燃氣低氮燃燒技術(shù)的一個重要控制方式就是降低氣體燃料燃燒過程中的煙氣溫度。降低煙氣溫度的核心指導原則：（1）在時間將熱量釋放的峰值降低，降低化學反應速率、延長反應時間；（2）在空間上將熱量分散在更廣闊的空間。

針對以上指導原則，在燃氣燃燒器的設計及布置方案中有若干具體的實施措施：（1）燃料分級：有煙氣內(nèi)循環(huán)、燃氣和空氣高速差配合等類型；（2）空氣分級：有燃燒器噴嘴的空氣分級和爐膛空間上的空氣分級；（3）煙氣再循環(huán)：有傳統(tǒng)煙氣再循環(huán)和O2/CO2煙氣再循環(huán)。

燃料分級，即燃料分成若干股注入較大的燃燒空間中進行燃燒，釋放的熱量被較大空間內(nèi)的煙氣吸收，從而使煙氣的溫度得到降低，該技術(shù)也稱為“火焰分割”。相比較于中心單噴頭的擴散火焰而言，燃料分級（火焰分割）的技術(shù)措施能明顯地降低煙氣的核心溫度。另外，采用燃氣與空氣高速差的模式，則能實現(xiàn)：氧氣濃度較低的煙氣卷吸、大空間范圍內(nèi)的燃氣燃燒、延遲與空氣的混合燃燒過程。

空氣分級，即空氣分成若干股噴入，實現(xiàn)燃氣和空氣在燃燃燒過程中有不同的空燃比。（1）一種是燃氣噴頭中將空氣分為若干圈；（2）一種是在爐膛空間上空氣分級，即燃燒器的主燃區(qū)為貧氧燃燒，空氣分階段地注入，從而使氣體燃料分階段地燃燒、逐漸地釋放熱量，zui終降低煙氣溫度。核心機制在于：通過空氣分級、造成氣體燃料的不*燃燒，同時不*燃燒的煙氣產(chǎn)物又能在一定程度上促進燃料型NOx的還原機制:

NOx+CO==CO2+N2;NOx==XN（HCN,CN>N2）

燃料分級和空氣分級對NO生成量的影響可以從圖的曲線中得到直觀的了解到偏離正?？杖寂浔葧r會對NOx的降低有較大的作用。燃料分級、空氣分級對熱力型NOx會有明顯的降低作用。在氣體燃料燃燒領域中，盡管燃料型NOx關注的不多，但是在燃料成分復雜的化工領域，也需要特別的關注。

△燃料與空氣化學當量比對NO生成量的影響

在氣體燃料的燃燒中，快速型NOx的生成機制值得關注，該機制將很大程度影響著低氮燃燒器技術(shù)的極限減排能力?？焖傩蚇Ox主要由碳氫活化基與空氣中的氮氣通過反應（CHi+N2==HCN+NH）生成大量NO的前驅(qū)產(chǎn)物HCN、CN及NH，見圖中HCN和NH被氧化生成NO的途徑。