低氮燃气燃烧器技术结构分析

燃烧过程中产生的 NOx主要包括燃料型、热力型和快速型 3 种。对于气体燃料，由于燃料中的氮很少，燃气燃烧产生的 NOx 主要为快速型和热力型。从降低热力型和快速型 NOx 的角度出发，合理优化燃料与助燃空气的混合过程，控制炉膛局部高温是燃气低氮燃烧的核心技术。

目前，低氮燃气燃烧器一般采用分级分段燃烧、浓淡燃烧等技术，虽然在一定范围内也能降低NOx 生成量，但不能满足现有环保标准[3]。新型低氮燃气燃烧器在现有技术的基础上，融合了亚音速超混合、强弱旋流对冲动力学[4-5]（图 1—图 3）等最先进的超低氮燃烧技术，一方面使得燃料与空气混合充分、消除炉膛局部高温区，缩短烟气在高温区停留时间；另一方面增强燃烧稳定性，为增加烟气外循环技术提供了有利保障。为了满足燃气锅炉 NOx 排放质量浓度低于30 mg/m3 的标准，在现有低氮燃烧器基础上必须增加烟气再循环技术，才能实现燃气锅炉排放标准。烟气再循环将锅炉尾部低温烟气送入到助燃空气中，与助燃空气充分混合后参与燃烧，可以有效降低助燃空气中氧气的体积分数，从而降低混合初期燃烧剧烈程度及炉内燃烧温度，最终达到降低炉内热力型 NOx 生成的效果。

考虑到烟气再循环作用以及对燃烧稳定性带来的影响，新型低氮燃气燃烧器设计使得气体燃料在喉口断面成面式分布，燃烧火焰沿径向、轴线从内到外层层支撑，具备超强燃烧稳定性，克服了现有低氮燃气燃烧器在增加烟气再循环后所产生的燃烧效率偏低、火焰不稳定的问题，并可以有效将 NOx 排放质量浓度控制在 30 mg/m3以下。新型低氮燃烧器配合烟气再循环主要在保证燃烧稳定的情况下，降低助燃空气氧体积分数，燃烧器喉口区域燃烧剧烈程度降低，使得燃料一部分沿炉膛深度退后燃烧，拉长了火焰长度，可以充分利用炉膛空间来降低火焰温度，从而抑制热力型NOx生成。