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燃氣、燃油鍋爐低氮治理技術(shù)
燃氣鍋爐由于天然氣的理化特性導(dǎo)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(dǎo)原則：（1）在時間將熱量釋放的峰值降低，降低化學反應(yīng)速率、延長反應(yīng)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(dǎo)原則，在燃氣燃燒器的設(shè)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常空燃配比時會對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(lǐng)域中，盡管燃料型NOx關(guān)注的不多，但是在燃料成分復(fù)雜的化工領(lǐng)域，也需要特別的關(guān)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(guān)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(yīng)（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。