【正文】 型NOx是指空氣中的N2與O2在高溫條件下反應(yīng)生成的NOx。按照這一機(jī)理，高溫下氧原子撞擊氮分子，發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：O＋N2 → NO＋N （21）N＋O2 → NO＋O （22）在富燃料下，還存在氮原子與OH基的反應(yīng)：N＋OH → NO＋H （23）溫度對熱力型NOx的生成具有決定性作用，隨著溫度的升高，熱力型NOx的生成速度按指數(shù)規(guī)律增長。燃燒過程中，熱力型NOx的生成與溫度、壓力、N2濃度、O2濃度以及停留時間有關(guān)。（2）快速型NOx快速型NOx主要是指燃料中碳?xì)浠衔镌谌剂蠞舛容^高的區(qū)域燃燒時所產(chǎn)生的NOx。在燃煤鍋爐中，其生成量很小，一般在燃用不含氮的碳?xì)漕惾剂蠒r才予以考慮。這種燃料中的氮化合物經(jīng)熱分解和氧化反應(yīng)而生成的NO稱為燃料型NOx。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，燃料型NOx主要來源于揮發(fā)分氮的轉(zhuǎn)化，占總量的60%～90%，其余來源于焦炭氮。對于燃燒粉煤的鍋爐，NOx的排放主要取決于燃料型NOx的生成量，原因主要有以下兩點：(1) 大多數(shù)煤粉火焰溫度不太高，尤其是固態(tài)排渣鍋爐，受排渣溫度的限制，爐膛溫度不可能太高，而熱力型NOx的生成主要取決于火焰溫度和風(fēng)煤比。當(dāng)α＜＜1 800 Ｋ時熱力型NOX可以忽略不計。所以快速型NOx差不多被燃料型NOx所遮掩。揮發(fā)份的析出包括兩個階段：第一階段發(fā)生在較低的溫度條件下，此時分子量較低的揮發(fā)份從煤顆粒中釋出；第二階段發(fā)生在較高的溫度條件下，此時放出分子量較大的烴類和芳香族化合物。揮發(fā)份析出后剩下的煤焦主要由碳和礦物質(zhì)（灰）組成，還有少量的氧、氫、硫和氮。熱力型NOx主要與煙氣溫度和風(fēng)煤比有關(guān)系，化學(xué)當(dāng)量比對它影響很小。由揮發(fā)份燃料氮轉(zhuǎn)化而成的燃料型NOX（簡稱揮發(fā)份燃料型NOx）約占60％～80％，由焦炭燃料氮轉(zhuǎn)化而成的NOx（簡稱焦炭燃料型NOx）約占20％～40％。 控制排放NOx的技術(shù)分類國內(nèi)外在降低鍋爐NOX排放方面進(jìn)行的工作大致可分為以下2個方面：61) 鍋爐燃燒技術(shù)的改進(jìn)。煙氣脫氮技術(shù)是在鍋爐燃燒生成NOx以后，用氨來還原NOx。因此，要降低NOx的排放量，更有效的方法是改進(jìn)爐內(nèi)燃燒狀況。目前，鍋爐燃燒技術(shù)的改進(jìn)主要有：鍋爐燃燒優(yōu)化、低NOx燒煤燃燒器的開發(fā)、爐膛內(nèi)降低NOx技術(shù)和煙氣再循環(huán)等。 鍋爐燃燒優(yōu)化鍋爐燃燒優(yōu)化通常是降低NOx排放的首選方法。從對某廠SG406型400t/h鍋爐進(jìn)行的燃燒調(diào)整試驗結(jié)果看出：在機(jī)組負(fù)荷為125MW下，燃燒調(diào)整試驗前，在空預(yù)器出口測得NOx含量為1029 mg/Nm3，而鍋爐燃燒優(yōu)化工況下測得NOx含量為725mg/Nm3。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、燃料分級和煙氣再循環(huán)）等組合在一起，構(gòu)成一個低NOx燃燒系統(tǒng)。不但煤粉是通過燃燒器送入爐膛，而且煤粉燃燒所需的空氣也是通過燃燒器進(jìn)入爐膛的。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，通過特殊設(shè)計的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過改變?nèi)紵鞯娘L(fēng)煤比例，可以將前述的空氣分級、燃料分8級和煙氣再循環(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)到最大限度地抑制NOx生成的目的，這就是低NOx燃燒器。（1） 墻置式分級混合燒煤燃燒器（西德斯坦因繆勒公司生產(chǎn)） 　　燃燒器為圓形墻置式，前后墻對沖布置的軸向旋流燃燒器，從燃燒器中心管圓形截面流出的是中心二次風(fēng)。煤粉一次風(fēng)氣流是由環(huán)行截面噴入爐膛。周界風(fēng)的環(huán)行噴口處于煤粉噴口的外側(cè)，兩者同心。分級風(fēng)用擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)。而分級風(fēng)以分股射流的方式從一次火焰外部噴入燃盡區(qū)，保證了煤粉的完全燃燒。 （2） 多股火焰燃燒器（美國福斯特惠勒（FW）公司生產(chǎn)） 該燃燒器采用兩層二次風(fēng)，煤粉一次風(fēng)氣流經(jīng)環(huán)行通道噴出四股射流，每股射流各自形成火焰。預(yù)期的鍋爐的NOx排放量為0．21 b／106 Btu（150～155mg／m3）。以上3個噴口供給的風(fēng)量總和為70％的理論空氣量。預(yù)期的鍋爐的NOX排放量為0．451b／106 Btu。 2）由于SGR噴嘴的存在，使煤粉隔倉和輔助三次風(fēng)的間距加大。 　　SGR射流對一、二次風(fēng)射流的分隔作用，把煤粉的燃燒過程分為兩個燃燒區(qū)，它的NOX排放量是一次燃燒區(qū)生成的（NOx）p和二次燃燒區(qū)生成的（NOx）s的總和。 （5）HTNR低NOx燒煤燒器（荷蘭拔伯葛－日立公司生產(chǎn)） 　　HTNR燃燒器的火焰能提供使主燃區(qū)生成的部分NOx在火焰中再度被還原的必要條件，從而降低火焰中的NOX。煤粉氣流流過分離器時進(jìn)行簡單的慣性分離，富粉流進(jìn)入上噴口，貧粉流進(jìn)入下噴口，實行濃淡分離。所以，PM燃燒器實際上是集煙氣再循環(huán)、分級燃燒和濃淡燃燒于一體的低NOX燃燒系統(tǒng)。據(jù)報導(dǎo)，PM燃燒器的NOx值為：燒氣為30mg／m3，燒油為80 mg／m3，燒煤為150 mg／m3。 （7）A－PM燃燒器（三菱重工研制） A－PM燃燒器主要的特征為： 　　1）用內(nèi)置式煤粉濃淡分離器，形成煤粉濃淡分布。 　　3）分割式燃燒器風(fēng)箱代替常用的整體式燃燒器風(fēng)箱。 　　其原理是希望在PM燃燒器基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低NOx。 采用分段燃燒方法燃料分級燃燒是降低NOx排放的有效方法之一。因此分級燃燒被廣泛地應(yīng)用于鍋爐的設(shè)計中。如果不對分級燃燒進(jìn)行優(yōu)化，很難使李科：燃煤電廠低氮氧化物燃燒技術(shù)研究鍋爐的NOx排放總量達(dá)到最小。(1) 采用分級混合燃燒，降低氧濃度和燃燒溫度以及將燃燒器噴嘴出口燃料分為濃稀兩相。在燃燒器頂部設(shè)置燃燼風(fēng)噴嘴（OFA），配以不同的風(fēng)量，燃盡在主燃燒區(qū)低氧條件下產(chǎn)生的未燃?xì)怏w和碳份。 (2) 采用分級配風(fēng)的方法有： 　 1）在配風(fēng)方式上使煤粉氣流與“二次風(fēng)”氣流的混合燃燒分為兩個“區(qū)域”進(jìn)行。一次燃燒區(qū)中未燃盡的煤粉顆粒（焦碳）與余下的燃燒空氣（分級二次風(fēng)）在二次燃燒區(qū)進(jìn)行混合、燃盡。 3）控制送入爐膛的燃料和風(fēng)量分配均勻，通過測量把燃料偏差控制在5％以內(nèi)，風(fēng)量偏差在10％以內(nèi)，達(dá)到優(yōu)化燃燒，降低NOx的目的。目前２級和３級燃燒方式用較多。前者通過分級配風(fēng)燃燒器的結(jié)構(gòu)，后者通過組織氧氣濃度和溫度不同的燃燒區(qū)來達(dá)到目的。沿爐膛垂直方向分級燃燒的實現(xiàn)是關(guān)閉上層燃燒器的燃料，或在主燃燒器的上方布置專門的空氣噴嘴；在水平方向分級燃燒的實現(xiàn)是在對沖布置的燃燒器中，使一面墻的燃燒器具有富燃料，另一面墻的燃燒器具有富氧。日本三菱重工研制和應(yīng)用出兩級和三級燃料燃燒系統(tǒng)。某電廠鍋爐采用分級燃燒技術(shù)，對均等配風(fēng)的煙煤型直流燃燒器進(jìn)行改造，在上部增開燃盡風(fēng)噴口，為防止主燃燒器區(qū)缺氧而可能出現(xiàn)的結(jié)渣和腐蝕，使用了水平偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)，借以增加水冷壁附近的氧濃度。 爐膛內(nèi)降低NOx技術(shù) 用煤粉再燃降低NOx的技術(shù)（1）煤粉再燃燃燒技術(shù)機(jī)理 燃料燃燒過程中，將燃燒分成3個區(qū)域：一次燃燒區(qū)，為氧化性或稍還原性氣氛；在第二燃燒區(qū)，為還原性氣氛，將二次燃料送入，則生成CH基團(tuán)，這些基團(tuán)與一次燃燒區(qū)內(nèi)生成的NO反應(yīng)，最終生成N2；這個區(qū)域通常成為再燃燒區(qū)，二次燃料別稱為再燃燃料，最后送入二次風(fēng)，使燃料完全燃燒，因此，成為燃盡區(qū)，這就是再燃燒技術(shù)的機(jī)理。丙烷和其它燃料相比，能最有效地降低NOX，這是因為丙烷能產(chǎn)生大量烴根而沒有額外的氮類成分。顯然，天然氣是最有效的二次燃料。 　　再燃燃料作為二次燃料，一般是在還原性氣氛中燃燒，對于鍋爐爐膛來說，一般都是在爐膛的燃燒區(qū)的上部，因此，再燃燃料必須易著火，易燃盡。根據(jù)測試發(fā)現(xiàn)，三次風(fēng)煤粉粒度比一次風(fēng)煤粉粒度明顯要小，易著火，易燃燼，比較適合再燃燃料的要求。當(dāng)然，使用三次風(fēng)細(xì)粉再燃降低NOx的方法也會出現(xiàn)一定的問題，如磨煤乏氣中煤粉燃燒火焰長度不足，飛灰可燃物含量增加，火焰中心上移，引起出口結(jié)渣，過熱器超溫等不良現(xiàn)象。由于三次風(fēng)含粉量較少(占總粉量的10%15%)，為滿足再燃區(qū)過量空氣系數(shù)a21的要求，必須