【正文】 料過濃，在反應(yīng)區(qū)附近會快速 生成 NOx，它是燃料燃燒時產(chǎn)生的烴（ CHi）等撞擊燃燒空氣中的 N2 分子而生成 CN，HCN 等，然后 HCN 等再被氧化成 NOx。 3. 常見的燃煤鍋爐脫硝方案及優(yōu)選 N0x 的控制技術(shù) 燃煤電站鍋爐排放的 NOx 的控制主要有燃燒控制、爐內(nèi)噴射和煙氣凈化三大方面的技術(shù)。 燃燒過程中 NOx 的控制技術(shù) 這類方法主要通過改變?nèi)紵龡l件及燃燒器結(jié)構(gòu)的方法來降低 NOx 的排放。是目前應(yīng)用最廣泛、相對簡單、經(jīng)濟(jì)并且有效的方法。下面分別介紹： 一、低氧燃燒技術(shù) 該方法主要通過降低燃燒的過量空氣系數(shù)，使燃燒過程盡量接近理論空氣量的條件，由于煙氣中過量氧的減少，可以抑制 NOx 的生成，是一種最簡單的降低 NOx 排放的方法。一般來說，采用該方法可以降低 NOx 的排放 15%～ 20%,但過量系 數(shù)不得低于～ 否則，會使 CO 濃度急劇增加，造成燃燒不完全，同時會導(dǎo)致飛灰合碳增加，降低燃燒效率。另外，低氧濃度會使?fàn)t膛局部出現(xiàn)還原性氣氛，從而降低灰熔點(diǎn)引起爐內(nèi)結(jié)渣和腐蝕。 二、空氣分級燃燒 空氣分級燃燒的基本原理是將燃料的燃燒過程分階段來完成。第一階段是將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?70％～ 75％（相當(dāng)于理論空氣量的 80 ％左右），使燃料先在缺氧的條件下燃燒。此時一級燃燒區(qū)內(nèi)的過量空氣系數(shù)小于 1，如此既降低了燃燒溫度和速度，同時使該區(qū)域處于還原性氣氛，從而降低了 NOx 在該區(qū)域的生成量。為了完全燃燒所需的其余空氣通過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，與第一級燃燒區(qū)在貧氧燃燒條件下產(chǎn)生的煙氣混合，在過量空氣系數(shù)大于 1 的條件下完成全部燃燒過程。一般控制一級燃燒區(qū)內(nèi)的過量空氣系數(shù)不小于 。該方法的技術(shù)關(guān)鍵在于火上風(fēng)噴口的位置確定，一般需通過試驗(yàn)確定。該方法不僅適于新設(shè)計的鍋爐，還適宜于舊鍋爐的改造。該方法投資少，見效快，采用該法一般可使 NOx 的排放量減少 15％～ 5 0％。 三、燃料分級燃燒 根 據(jù) NOx 的破壞機(jī)理，己生成的 NO 在遇到烴根 CHi 和未完全燃燒產(chǎn)物 CO,H2,C和 CnHm 時，會發(fā)生 NO 的還原反應(yīng)。這些反應(yīng)的總反應(yīng)式為： 4NO＋ CH4－ 2N2+CO2＋ H2O 2NO＋ 2CnHm＋ (2n+m/21)O2－ N2＋ 2nCO2＋ mH2O 2NO＋ 2CO － N2＋ 2CO 2NO＋ 2H2 － N2＋ 2H2O 利用這一原理，將 80％～ 85％的燃料送入第一級燃燒區(qū)（一次燃料），在 a＞ 1 的條件下燃燒并生成 NOx。其 余 15％～ 20％的燃料（二次燃料）則在主燃燒器上部送入二級燃燒區(qū)（再燃區(qū)），在 a＜ 1 的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級還原區(qū)生成的 NOx 在二級燃燒區(qū)被還原成氮分子（ N2），在再燃區(qū)中，不僅已生成的 NOx 得到還原，同時也抑制了新的 NOx 的生成，可進(jìn)一步降低 NOx 的排放濃度。一般采用該方法可使 NOx 的排放降 50％以上。投資及運(yùn)行費(fèi)用相對較低。該方法主要包括天然氣再燃法、燃油再燃法、超細(xì)煤粉再燃法等。 四、煙氣再循環(huán) 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膛（或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入爐 膛）這樣既降低了燃燒溫度，也降低了氧氣濃度，因而可以降低 NOx 的排放濃度。一般把再循環(huán)煙氣量與不采用煙氣再循環(huán)時的煙氣量之比，叫做煙氣再循環(huán)率。在大型鍋爐中，一般采用空氣煙氣混合器，把煙氣同燃燒空氣混合后送入爐膛。煙氣再循環(huán)法對 NOx 的減排效果與燃料種類和煙氣再循環(huán)率有關(guān)。當(dāng)煙氣再循環(huán)率為 15％～20％時，煤粉爐的 NOx 排放濃度可降低 25％左右。理論上，隨煙氣再循環(huán)率的增大，NOx 的降低率也增大，但煙氣再循環(huán)率的增大有限度的，再循環(huán)煙氣量的增大會使燃燒趨于不穩(wěn)定，而且使不完全燃燒熱損失增加，故電站鍋爐的煙氣 再循環(huán)率一般控制在10％～ 20％左右。另外，采用煙氣再循環(huán)時要加裝再循環(huán)風(fēng)機(jī)、煙道，還需要場地，從而增大了投資，其系統(tǒng)也較復(fù)雜，另外對原有設(shè)備進(jìn)行改裝時還會受到場地條件的限制。 五、低 NOx 燃燒器 將前述的空氣分級及燃料分級原理應(yīng)用于燃燒器設(shè)計，盡可能的 降低著火區(qū)的氧濃度和溫度，從而達(dá)到控制 NOx 生成量的目的，這類特殊設(shè)計的燃燒器就是低 NOx 燃燒器。低 NOx 燃燒器的種類很多，一般可降低 NOx 排放濃度 30％～60％。 ＠空氣分級型低 NOx 燃燒器 設(shè)計原則類似于爐膛空氣分級燃燒，使燃燒器噴 日附近著火區(qū)形成 a＜ 1 的富燃料區(qū)，設(shè)計要點(diǎn)在于燃燒器二次風(fēng)與一次風(fēng)粉氣流的混合位置。原則是一次風(fēng)粉混合物中的過量空氣系數(shù)大大小于 1，使噴口附近最早的煤粉著火區(qū)形成強(qiáng)烈的還原性氣氛，以大幅度降低 NOx 生成量，同時二次風(fēng)要分成二至三股，分階段送入己看火的煤粉氣流，再煤粉著火燃燒的開始階段，只加入部分二次風(fēng)，繼續(xù)維持一段富燃料燃燒，形成一級燃燒區(qū)。之后另一股二次風(fēng)送入一級燃燒區(qū)下游，形成 a＞ 1 的二次燃燒區(qū)，使燃料完全燃燒。典型的空氣分級低 NOx 燃燒器簡介如下： 德國斯坦謬?yán)眨?Steinmulle。）公司 的 SM 型低 NOx 燃燒器（圖 3— 1） 德國斯坦 謬?yán)展镜腟M型空 氣分級低NOx燃 燒器二次風(fēng)軸向葉片二次燃燒空氣噴口二次風(fēng)一次風(fēng)+煤 粉點(diǎn)火油槍 圖 31 德國斯坦謬?yán)展镜?SM 型空氣分級低 NOX 燃燒器 該燃燒器一次風(fēng)直流，二次風(fēng)通過軸向葉片旋轉(zhuǎn)，一、二次風(fēng)量占總風(fēng)量的 80％左右。當(dāng)主燃燒器區(qū)過量空氣系數(shù)在 ～ 時， NOx 排放濃度可降低 40％～ 60％（不同鍋爐容量效果不同）。 美國巴布科克．威爾科克斯（ B＆ W）公司的 DRB 型雙調(diào)風(fēng)低 NOx 燃燒器（圖 3— 2） 二次風(fēng)葉片文丘里管油嘴點(diǎn)火油槍內(nèi)二次風(fēng)調(diào)風(fēng)器外二次風(fēng)調(diào)風(fēng)器內(nèi)二次風(fēng)外二次風(fēng)冷卻風(fēng)或煙氣一次風(fēng)+煤 粉 主要 特點(diǎn)是二次風(fēng)分為內(nèi)外兩部分。它有三個同心的環(huán)形噴口 ,中心為一次風(fēng)噴口，一次風(fēng)量占總風(fēng)量的 15％～ 20％。外面是內(nèi)外層雙調(diào)風(fēng)器噴口，內(nèi)二次風(fēng)占總風(fēng)量的35％～ 45％，外二次風(fēng)占總風(fēng)量的 55％～ 65％。此外，在一次風(fēng)噴口周圍還有一股冷空氣或煙氣，它對抑制揮發(fā)分析出和著人階段 NOx 的生成也起著較大作用。單獨(dú)使用核燃燒器，可使 NOx 濃度降低 39％，若與爐膛分級燃燒配合使用，可降低 NOx 濃度的 63％。 巴布科克一日立（ Babcock— Hitachi）公司的 HT— NR 型低 NO 燃燒器（圖 3— 3） 氧化區(qū)還原烴根產(chǎn)生區(qū)脫揮發(fā)分區(qū)點(diǎn)火器 旋流器油槍煤粉 + 一 次風(fēng)內(nèi)二次風(fēng)外二次風(fēng)圖 33 巴布科克一日立公司的 HT— NR 型低 NOx 燃燒器 巴布科克一日立公司在 DRB 基礎(chǔ)上發(fā)展了 HT— NR 燃燒器 與 DRB 不同的是，HT— NR 型燃燒器的噴口處裝有陶瓷火焰穩(wěn)定環(huán)， 從而可在噴口附近形成回流區(qū)，使煤粉氣流在回流區(qū)內(nèi)迅速析出揮發(fā)分并著火。該燃燒器 NOx 的排放濃度比 DRB 型還底30%～ 50%，且不會引起飛灰含碳量的明顯增加。 美國福斯特惠勒（ Foster Wheeler）公司的 CF— SF 低 NOx 燃燒器（圖 3— 4） 也是一種空氣分級的雙調(diào)風(fēng)燃燒器，通過控制一、二次風(fēng)的分配和火焰的分離來達(dá)到降低 NOx 濃度的目的。該燃燒器即可用于新設(shè)計的鍋爐，也可用于改造舊鍋爐，該燃燒器可使 NOx 的濃度降低 5 0％～ 75％。 美國瑞利斯多克（ Riley Stoker）公司的 CCV 型低 NOx 燃燒器 （圖 3— 5） CCV 燃燒器即控制燃燒文丘里燃燒器，其一次風(fēng)煤粉經(jīng)彎頭進(jìn)入 陶瓷點(diǎn)火器可調(diào)文丘里塞子內(nèi)調(diào)風(fēng)器外調(diào)風(fēng)器旋轉(zhuǎn)葉片外水冷喉部外二次風(fēng)內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)箱調(diào)風(fēng)器轉(zhuǎn)動裝置一次風(fēng)和煤粉圖 3— 5 美國瑞利斯多克公司的 CCV 型低 NOx 燃燒器 一文丘里中心管，在文丘里管的 縮口處有一可調(diào)的文丘里塞子可將一次風(fēng)粉分為富燃料層和貧燃料層，通過調(diào)節(jié)文丘里的塞子、內(nèi)二次風(fēng)葉片和二次風(fēng)風(fēng)罩的位子，可以控制NOx 的排放量，可減少 50%~60%，它即適應(yīng)于新設(shè)計的鍋爐，也可用于舊鍋爐改造，負(fù)荷適應(yīng)性好。 火上風(fēng)上二次風(fēng)高燃料一次風(fēng)中二次風(fēng)貧燃料一次風(fēng)下二次風(fēng)燃燒器橫截面富燃料貧燃料燃燒器正視圖煤和風(fēng)的慣性分離 圖 3— 6 日本三菱公司的 PM 型低 NOx 燃燒器 日本三菱公司的 PM 型低 NOx 燃燒器（圖 3— 6） 前面介紹的幾種均為旋流燃燒器，三菱公司的 PM 型燃燒器為直 一流燃燒器，采用濃淡分離的原理，將爐膛分級燃燒和燃燒器分級 燃 燒結(jié)合在一起可以達(dá)到比普通空氣分級燃燒器更低的 NOx 排放量。 ?燃料分級型低 NOx 燃燒器 （圖 3— 7）為燃料分級型低 N0x 燃燒器的示意圖。 該燃燒器基于燃料分級原理，旨在提高著火過程穩(wěn)定性和進(jìn)一步降低 NO。濃度，由德國斯坦謬?yán)展?。司開發(fā)而成。如圖所示： 1 為一次燃料的煤粉氣流噴口，煤粉氣流在噴口 1 附近著火并與族流二次風(fēng)混合，形成一級燃燒區(qū)。一級燃燒區(qū)中的過量空氣系數(shù)略小于 1（ a1＝ ），使鍋爐運(yùn)行的全部負(fù)荷內(nèi)均有很高的著火穩(wěn)定性。在距中心一次燃料噴口一定距離處，沿半徑方向?qū)ΨQ布置有四個二次燃料噴口 2。二次燃料和一次燃料均為煤 然盡區(qū)二級燃燒區(qū)一級燃燒區(qū)圖 3— 7 德國斯坦謬?yán)展镜?MSM 型低 NOx 燃燒器示意圖 粉，二次燃料在過量空氣系數(shù)大大小于 1（ a2＝ ）的條件下被送入爐膛，并在距噴口一定距離處和來自一級燃燒區(qū)的火焰混合，形成還原性氣氛很強(qiáng)的二級燃燒區(qū)。在二級燃燒區(qū)內(nèi)，不僅抑制了 NOX 的生成，而且在一級燃燒區(qū)內(nèi)生成的 NOX 也被還原。同時，二級燃燒區(qū)推遲了燃燒過程使火焰溫度降低，也抑制了熱力型 NOX 的生成。保證煤粉完全燃燒的火上風(fēng)由 OFA 噴口 3 送入燃燒器上部的爐 膛，和來自二級燃燒區(qū)的火焰混合，在過量空氣系數(shù) a＝ 的條件下將煤粉燃盡。 ●煙氣再循環(huán)型低 NOx 燃燒器 巴布科克一日立公司在 DRB 雙調(diào)風(fēng)燃燒器的基礎(chǔ)上開發(fā)了用于燒油和天然氣的煙氣再循環(huán)燃燒器（圖 38）煙氣再循環(huán)的煤粉燃燒器也可用類似概念來進(jìn)行設(shè)計。由圖可見，再循環(huán)煙氣不經(jīng)混合直接引入一次風(fēng)外面的區(qū)域，用以降低火焰溫度峰值和沖淡火焰中心的氧濃度，以抑制熱力和燃料型 NOX 的生成。煙氣區(qū)外的內(nèi)外二次風(fēng)起著控制空氣和燃料的混合以及調(diào)節(jié)火焰的形狀及 NOX 的濃度的作用。 外二次風(fēng)旋流葉片內(nèi)二次風(fēng)一次風(fēng)煙氣旋流葉片煙氣環(huán)煙氣套筒圖 3— 8 巴布科克一日立公司的煙氣再循環(huán)型低 NOX 燃燒器 對于直流煤粉燃燒器，日本三菱公司設(shè)計了一種 SGR 型的煙氣再循環(huán)燃燒器（見圖 3— 9），該燃燒器的再循環(huán)煙氣不與空氣首先混合，而是直接送到燃燒器，在一次風(fēng)煤粉空氣混合物噴口的上下各裝有再循環(huán)煙氣噴口，這不僅使二次風(fēng)噴口離一次風(fēng)噴日較遠(yuǎn)，推遲了一、二次風(fēng)的混合，而且在一、二次風(fēng)氣流之間隔以溫度較低的惰性再循環(huán)煙氣，從而在一次風(fēng)噴口附近形成還原性氣氛，且降低了火焰中心的溫度，抑制了 NOX的生成。該燃燒器的上二次風(fēng)起著火上風(fēng)的作用，在火上風(fēng) 的過量空氣系數(shù)為 1． 2 時，不同煤種的 NOX 排放值在 250～ 100ppm 之間。 二次風(fēng)再循環(huán)煙氣周界風(fēng)一次風(fēng)周界風(fēng)再循環(huán)煙氣 二次風(fēng)圖 39 日本三菱公司的 SGR 型煙氣再循環(huán)低 NOX 燃燒器 除以上三類低 NOx 燃燒器外，還有清華大學(xué)開發(fā)的 WQ 型煤粉預(yù)燃室低 NOX 燃燒器及火焰穩(wěn)定船式低 NOX 燃燒器，另外還有一些可