一、低氮燃烧器原理介绍：

目前国外已采用多种新型低NOx燃烧器，其NOx抑制原理不外是采用促进混合、分割火焰、烟气再循环、阶段燃烧、浓淡燃烧以及它们的组合形式。

1.促进混合型低NOx燃烧器

其简单形式如图9-1所示，它是美国为阿波罗登月号着陆用发动机而设计的，由于燃料呈细流与空气垂直相交,故混合快而均匀，燃烧温度也均匀。若干小火焰组成很薄的钟形火焰。火焰很快被冷却，所以燃烧温度低。火焰薄，烟气在高温区停留时间也短。因此NOx生成受到抑制。该燃烧器特点是在负荷变化50%-100%以内，火焰长度基本不变，NOx排放量随过剩空气系数减少，降低不多，在低过剩空气量下燃烧稳定，co排放量少。该燃烧器适用于中小型工业锅炉。

2.分割火焰型低NOx燃烧器

最简单的形式是在喷嘴出口处开数道沟槽将火焰分割成若干个小火焰，如图9-2所示，由于火焰小，散热面积增大，燃烧温度降低和烟气在火焰高温区的停留时间缩短，故抑制了NOx生成。一般可降低NOx40%左右。

3.烟气自身再循环型低NOx燃烧器

该燃烧器如图9-3所示，它利用燃气和空气的喷射作用将烟气吸入，使烟气在燃烧器内循环。由于烟气混人，降低了燃烧过程氧的浓度，同时烟气吸热，降低了燃烧温度，防止局部高温产生和缩短了烟气在高温区的停留时间，故抑制了NOx的生成。

这种类型燃烧器结构简单，不需要增加设备。故中小型燃烧设备应用较适合。NOx降低率为25%-45%。日本日本大同钢铁公司研制的大同Caloric燃烧器就属此类型燃烧器。

4.阶段燃烧型低NOx燃烧器

最简单的阶段燃烧型低NOx燃烧器如图9-4所示。燃烧与一次空气混合进行的一次燃烧是在α<1下进行的，由于空气不足，燃料过浓，燃烧过程所释放的热量不充分，因此燃烧温度低。一次燃烧空气不足，燃烧过程氧的浓度也低，所以NOx生成收到抑制。

一次燃烧完成后，尚未燃尽的燃气与烟气混合物再逐渐与二次空气混合，进行二次燃烧，使燃料达到完全燃烧。二次燃烧时，由于一次燃烧产生的烟气的存在，使得二次燃烧过程的氧浓度与燃烧温度都低，所以也抑制了NOx生成。

上述阶段燃烧是燃料一次供给而空气分段供给形成的，也可燃料分段供给，而空气一次供给，其效果比空气分段供给更好些。

5. 组合型低NOx燃烧器

组合型低NOx燃烧器是将上述四种抑制原理部分或全部组合在一起而形成的，其结构更加复杂，效果则更好些。

一、工业用低NOx燃烧器示例

适用不同燃料、不同用途的低NOx工业燃烧器种类很多，它们大都是组合型。

（-）SNT型

SNT型燃烧器的结构如图9-5所示。其特征是，燃气从中心供入，空气以强旋流在燃气气流周围供入，燃烧器的火道由耐火材料制成，呈狭窄圆柱形。

该燃烧器抑制NOx产生的原理是:

(1)在强旋流的空气作用下，加速了燃气与空气的混合，增加了混合的均匀性，从而促进了燃烧反应，防止了火焰局部高温的产生。使火焰具有均匀的较低的温度水平。

(2) 由于燃气与空气混合均匀性的增强，燃气可以在较低的过剩空气量下实现完全燃烧，因此，燃烧过程氧的分压力有所降低。

(3)在空气强旋流作用下，火道出口处产生回流区，形成烟气自身循环，它不仅起到稳定火焰和加速燃烧反应的作用，同时也起到降低燃烧区温度和氧气浓度的作用。

(4)比较狭窄的圆柱形火道，可以防止燃气在高温火道内燃烧。大量燃气流出火道后在火道出口处及炉膛内燃烧。火焰处于炉膛，散热条件好，燃烧温度有所降低。

综上四点理由，NOx生成受到抑制，从而减少了NOx排放。

该类燃烧器可在加热炉、热处理炉及锅炉上应用，单个燃烧器的热负荷视燃料种类及用热设备不同，在129-439kW之间变化。它与通常使用的类似燃烧器相比，NOx降低率可达40%-70%。

这类燃烧器可以做成分别燃烧气体燃料、液体燃料和固体燃料，也可同一结构，分别燃烧两种燃料或同时使用两种燃料。

(二) SSC型

SSC型燃烧器是两段燃烧型燃烧器，如图9-6所示，其特点是，燃气从中心供入，一次空气以强旋流包围燃气流供入，两者边混合边流经狭窄圆柱形火道，点燃后进入炉内进行还原燃烧。在火道出口四周供给二次空气，二次空气口沿圆周间隔分布，在其封闭间隔处形成烟气自身再循环。通过火焰长度调节阀改变一次空气与二次空气的比例，调节火焰长度。

该燃烧器抑制NOx生成原理与SNT型燃气燃烧器类似，此外又增加了空气分段供给和火道出口烟气自身再循环。使其燃烧温度更加均匀和低下，进一步抑制了NOx生成。

(三) SCF型

SCF型燃烧器是两段燃烧带状火焰燃烧器，如图9-7所示。其结构特点是，将若于个两段燃烧的燃烧器火道相互连通，组成一个条形总火道。在总火道内相邻火焰在其各自的强烈旋转的一次空气作用下，相互影响，使得一次燃烧形成一个薄的带状火焰。薄的带状火焰散热条件好，抑制了NOx生成。二次空气口均匀分布在总火道四周，高速喷出的二次空气增加了火道出口处的烟气自身再循环。从而使得均质的薄的两段燃烧带状火焰具有明显的抑制NOx生成的作用。

该燃烧器安装在耐火材料砌筑的炉子上，燃用炼焦煤气，当热负荷为258kW, α=1.2时，NOx生成量比普通燃烧器降低3/2，在50x10-以下。

(四) SLG型

SLG型燃烧器是低热值燃气低NOx燃烧器，如图9-8所示。其结构特点是，燃气以强旋流从中心供入，空气沿辅助燃烧室外壁以细流垂直燃气流逐渐供入。由于燃气强烈旋转和空气细流垂直供入，加速了混合，促进了燃烧，又由于空气逐次供入，使燃气在非化学当量比下进行燃烧，因此，有效地抑制了NOx生成。辅助燃烧室的存在，保证了燃烧稳定和燃烧完全。

该燃烧器使用高炉煤气，在过剩空气系数α=1.05-2.0,空气不预热时，火焰温度分布十分均匀，并低下，因此，NOx及CO生成量极少，分别在10X10-6以下和没有。

(五) SSF型

SSF型燃烧器是两段燃烧、烟气自身再循环型，燃气和煤混烧燃烧器，它有两种形式，即中心供煤粉(图9-9)和中心供燃气(图9-10)。

其结构特点是，煤粉和一次空气混合物与燃气分别从燃烧器中部供入，使得煤粉迅速着火和快速燃烧。二次空气以强旋流再一次燃烧火焰四周供入，促进混合并保证着火及燃烧稳定，抑制了低氮的生成。三次空气已高速从火道出口四周间隔供入，促进了烟气自身再循环，在保证火焰稳定和燃烧完全的同时，进一步抑制NOx形成。

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