目前,根據NOX生成原理,改變燃燒條件控制NOX產(chǎn)物總量的方法主要有以下幾種:
(1)低過(guò)量空氣燃燒
燃燒過(guò)程在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行,由于煙氣中過(guò)量氧的減少,可以抑制NOX的生成,一般可降低NOX排放15%~20%。因此,在鍋爐設計和運行時(shí),應選取*合理的過(guò)量空氣系數。
(2)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(guò)程分階段進(jìn)行:蒂1階段,將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總燃燒空氣量的70%~75%(相當于理論空氣量的80%),使燃料在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒。由于蒂1級燃燒區內過(guò)量空氣系數α< 1,降低了燃燒區內的燃燒速度和溫度,因為形成了還原性氣氛,抑制了NOX的生成量。第二階段是將蒂1階段產(chǎn)生的可燃氣體完全燃燒,所需的空氣通過(guò)布置在主燃燒器上方的專(zhuān)門(mén)空氣噴口送入爐膛,在α> 1的條件下完成全部燃燒過(guò)程。由于整個(gè)燃燒過(guò)程所需空氣是分兩級供入爐內,故稱(chēng)為空氣分級燃燒法。
(3)燃料分級燃燒
在燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時(shí),會(huì )發(fā)生NO的還原反應。利用這一原理,將80 %~85 %的燃料送入蒂1級燃燒區,在α> 1 條件下,燃燒并生成NOX。其余15%~20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級燃燒區,在α<1的條件下形成很強的還原性氣氛,使得在一級燃燒區中生成的NOX在二級燃燒區內被還原成氮分子,二級燃燒區又稱(chēng)再燃區。在再燃區中已生成的NOX得到還原,還抑制了新的NOX的生成,使NOX的排放濃度進(jìn)一步降低。在再燃區的上面還需布置熱風(fēng)噴口,形成第三級燃燒區(燃盡區),以保證生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。這種再燃燒法稱(chēng)為燃料分級燃燒,一般可使NOX的排放濃度降低50%以上。
(4)煙氣再循環(huán)
目前使用較多的還有煙氣再循環(huán)法,它是在鍋爐的空氣預熱器前抽取一部分低溫煙氣直接送入爐內,或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入爐內,這樣不但可降低燃燒溫度,而且也降低了氧氣濃度,進(jìn)而降低了NOX的排放濃度。
(5)低NOX燃燒器
從NOx的生成機理看,占NOX絕大部分的燃料型NOX是在煤粉的著(zhù)火階段生成的,因此,通過(guò)特殊設計的燃燒器結構以及通過(guò)改變燃燒器的風(fēng)煤比例,可以將前述的空氣分級、燃料分級和煙氣再循環(huán)降低NOX濃度的大批量用于燃燒器,以盡可能地降低著(zhù)火氧的濃度適當降低著(zhù)火區的溫度達到*大限度地抑制NOX 生成的目的,這就是低NOX燃燒器。低NOX燃燒器現在已經(jīng)得到了廣泛的開(kāi)發(fā)和應用,世界各國的大鍋爐公司,為使其鍋爐產(chǎn)品滿(mǎn)足日益嚴格的NOX排放標準,分別開(kāi)發(fā)了不同類(lèi)型的低NOX燃燒器,NOX降低率一般在30%~60%。