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燃?xì)?、燃油鍋爐低氮治理技術(shù)
燃?xì)忮仩t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(guò)改進(jìn)燃燒技術(shù)來(lái)降低燃燒過(guò)程中NOx的生成與排放，其主要途徑有：降低燃料周?chē)难鯘舛?，減小爐內(nèi)過(guò)剩空氣系數(shù)，降低爐內(nèi)空氣總量，或減小一次風(fēng)量及揮發(fā)分燃盡前燃料與二次風(fēng)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(shí)間，抑制燃料中的氮生成NOx，同時(shí)還原分解已生成的NOx；在空氣過(guò)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(jī)理簡(jiǎn)要總結(jié)如下：
1.熱力型NOx（ThermalNOx），在高溫?zé)煔猓ù笥?400℃后）顯著增加，N元素來(lái)源于空氣中的N2；
2.快速型NOx（Promp），N元素來(lái)源于助燃?xì)怏w中的N2，生成量主要受氧氣濃度和燃料與氧氣化學(xué)當(dāng)量比影響；
3.燃料型NOx（FuelNOx），N元素來(lái)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?xì)怏w中的氧氣濃度影響。下圖綜合展示了NOx的來(lái)源于決定因素，低氮燃?xì)馊紵鞯募夹g(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(lèi)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(dāng)前工業(yè)中的燃?xì)獾偷紵夹g(shù)的一個(gè)重要控制方式就是降低氣體燃料燃燒過(guò)程中的煙氣溫度。降低煙氣溫度的核心指導(dǎo)原則：（1）在時(shí)間將熱量釋放的峰值降低，降低化學(xué)反應(yīng)速率、延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間；（2）在空間上將熱量分散在更廣闊的空間。
針對(duì)以上指導(dǎo)原則，在燃?xì)馊紵鞯脑O(shè)計(jì)及布置方案中有若干具體的實(shí)施措施：（1）燃料分級(jí)：有煙氣內(nèi)循環(huán)、燃?xì)夂涂諝飧咚俨钆浜系阮?lèi)型；（2）空氣分級(jí)：有燃燒器噴嘴的空氣分級(jí)和爐膛空間上的空氣分級(jí)；（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(jí)，即燃料分成若干股注入較大的燃燒空間中進(jìn)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(kuò)散火焰而言，燃料分級(jí)（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?xì)馀c空氣高速差的模式，則能實(shí)現(xiàn)：氧氣濃度較低的煙氣卷吸、大空間范圍內(nèi)的燃?xì)馊紵?、延遲與空氣的混合燃燒過(guò)程。
空氣分級(jí)，即空氣分成若干股噴入，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夂涂諝庠谌既紵^(guò)程中有不同的空燃比。（1）一種是燃?xì)鈬婎^中將空氣分為若干圈；（2）一種是在爐膛空間上空氣分級(jí)，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(jī)制在于：通過(guò)空氣分級(jí)、造成氣體燃料的不*燃燒，同時(shí)不*燃燒的煙氣產(chǎn)物又能在一定程度上促進(jìn)燃料型NOx的還原機(jī)制:
NOx+CO==CO2+N2;NOx==XN（HCN,CN>N2）
燃料分級(jí)和空氣分級(jí)對(duì)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(shí)會(huì)對(duì)NOx的降低有較大的作用。燃料分級(jí)、空氣分級(jí)對(duì)熱力型NOx會(huì)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(xué)當(dāng)量比對(duì)NO生成量的影響
在氣體燃料的燃燒中，快速型NOx的生成機(jī)制值得關(guān)注，該機(jī)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?xì)浠罨c空氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)反應(yīng)（CHi+N2==HCN+NH）生成大量NO的前驅(qū)產(chǎn)物HCN、CN及NH，見(jiàn)圖中HCN和NH被氧化生成NO的途徑。